内结合圆角处含有裂纹的曲轴动力学模型

建立裂纹曲轴的动力学模型,对裂纹曲轴的非线性动力学进行仿真与分析.针对内结合圆角处出现常见裂纹的曲轴,采用Timoshenko梁单元与裂纹梁单元相结合的方法建立其有限元模型;根据裂纹曲轴运动的特点及工作过程中裂纹开闭的实际情况,提出在旋转坐标系下建立其非线性振动模型.以一四缸发动机的曲轴为例,对含不同深度裂纹曲轴的振动响应进行了仿真计算,对其扭振、纵振及弯曲振动的频谱特性进行分析,提取并总结了裂纹曲轴动力学的一些特征.研究表明,所提出的裂纹曲轴动力学模型简洁且容易实现,裂纹曲轴的动力学特性分析为曲轴裂纹故障诊断奠定了理论基础.     

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题，建立材料、载荷等底层因素随机性模型，并考虑随机性传递、综合作用，获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统，证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象，评估其高可靠性寿命。分析结果表明：在试车振动载荷作用下，管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布，且寿命存在较大的分散性；所考虑的随机因素中，材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大；对管路结构，在确定性寿命的基础上，应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数，以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。     

基于预应力模态综合法的失谐叶片减振优化

为了降低失谐导致的叶盘系统的振动局部化程度,以预应力模态综合法建立航空发动机压气机叶盘系统有限元缩减模型,计算了不同模态截断数下的固有频率,通过对比分析获得了在满足计算精度前提下的最小模态截断数,缩减了整体模型的自由度数.在该缩减模型的基础上提出一种叶片减振排布优化算法,该算法每次迭代计算时只生成叶片位置发生变化的子结构,而其他叶片的数据文件不动.结果表明,该优化算法兼顾了模型精度和计算速度,能大大降低叶片振动幅值,使叶盘系统振动局部化程度明显降低.     

基于超单元建模法的车身动力学仿真分析

为了解决车身动力学仿真的计算效率问题,提出基于超单元建模法的车身结构动力学仿真分析方法.该方法将某MPV车型车身结构划分为若干个子系统,通过超单元缩聚、剩余结构求解及超单元数据恢复三个阶段获得车身系统模态参数和频响函数.结果表明:与传统建模分析方法相比,在不降低计算精度的前提下,采用超单元建模法进行车身模态分析时的计算时间缩短约6.9%;在结构优化目标下进行基于频率响应分析的整车加速工况仿真时的计算时间缩短约87.7%;并且在整车加速工况仿真中,通过超单元建模分析方法得到的车内地板振动响应在总体趋势和峰值频率点方面均与试验结果较一致.     

挖掘式装载机工作机构振动特性分析

为了搞清挖掘式装载机工作机构的振动特性,根据拉格朗日方程建立了工作机构的动力学模型,借助MATLAB仿真计算获得系统的固有频率和振型.利用Pro/e建立挖掘式装载机工作机构的三维实体模型,结合Ansys/Workbench建立其有限元模型,通过振动响应分析获得了系统的模态振型云图和位移响应云图.结果表明:有限元仿真结果与动力学模型计算值相差无几,且模态频率主要集中在9～75 Hz之间,对系统振动贡献较大频率在30 Hz附近; X向铲斗振动响应最大,Y、Z向响应值较接近,其结论为减小工作机构振动及系统参数优化奠定基础.     

基于传递矩阵法的振动压实系统动力学分析

振动压实系统在工作过程中,物料受到压实作用而发生弹塑性形变,因而该系统的弹性回复力与位移关系呈现非线性与滞后性.为研究振动压实系统的动力学问题,建立了带有分段曲线不对称滞回环的二自由度系统模型,采用传递矩阵法求解该模型,对该模型中各单元的状态进行相关的数学描述,同时利用仿真软件对数据进行分析,得到的数据与传递矩阵方程的计算结果基本吻合.这表明所提出振动压实系统的传递矩阵模型接近实际情况,对相关系统的动力学分析具有参考价值.     

列车通过连续钢桁梁桥时的动力响应研究

将列车-连续钢桁梁桥视为一个耦合的整体系统,采用桁段有限单元对连续钢桁梁桥进行离散,每节车辆采用具有21个自由度的二系弹簧车辆空间振动模型,列车与连续钢桁梁桥通过轮轨相互作用关系进行动力耦合,应用弹性系统动力学总势能不变值原理,建立列车-连续钢桁梁桥时变系统的整体振动方程;采用直接积分法计算了列车以不同速度通过2座连续钢桁梁桥时的桥上列车振动响应全过程,分析计算所得结果,可以得出2座桥梁行车安全的结论.     

车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析

现有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响,基于LS-DYNA程序,采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压,结合常用重载三轴汽车的结构参数,运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性,建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法,将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来,形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性,并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.     

基于模型诊断和skyline查询的电网故障诊断

针对基于专家经验的电网故障诊断系统开发周期长,且难以诊断经验之外故障的问题,提出一种基于模型诊断和skyline查询的电网故障诊断方法.该方法根据测点分布将待诊断系统分解成若干独立子系统,利用故障输出与元件之间的因果关系建立系统模型,然后推理每个子系统的候选诊断,将实际告警信息引入到模型诊断逻辑框架中,运用skyline查询算法从候选诊断中识别故障元件.通过离线获得预备候选诊断,在线确认候选诊断的手段,缩减了诊断的时间,提高了诊断的效率,将实际告警信息引入到模型诊断的逻辑框架内,提高了诊断的有效性.仿真表明方法条理清晰,计算简便,能够有效地减少诊断时间和空间复杂度.     

基于子模型的挖掘机结构瞬态动力学研究

在挖掘机工作装置结构的瞬态动力学分析中,既要考虑油缸刚度、结构刚度对动态分析的影响,又要考虑得到准确的结构局部(如焊缝)应力用于疲劳分析,如按此要求建立的整体精细模型用于动力学仿真,其工作量是海量的且不现实的.为此,文中提出了整体动态模型与局部子模型相结合的方法,用于挖掘机工作装置结构的动态计算;采用梁单元、弹簧单元等将整体结构等效为一个简单、高效的动态模型;对复杂的局部结构再用精细子模型求解,得到精确局部应力.最后以某型挖掘机为例进行案例计算和试验测试对比分析,计算瞬态应力峰值与测试结果的误差小于8%,结果证明了所提方法和模型的正确性.     

应用动力学模型的高速主轴无试重动平衡方法

为解决高速主轴由于不平衡导致的振动问题,提出了一种基于动力学模型的高速主轴动平衡方法,其仅需在工作转速下采集振动响应数据,且无需停机试重.该方法通过对连续分布的不平衡量进行集中化处理,缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,可以在高速主轴的任意2个位置上实现双面平衡.研究结果表明,该方法能够准确地识别出等效集中的不平衡量,且所识别的由等效不平衡量引起的振动响应与原始振动响应基本一致.因此,添加配重后可使主轴各位置不平衡振动得到有效地抑制.     

基于多体动力学的船舶柴油机主轴承润滑特性

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时主轴承润滑特性,在ANSYS中建立曲轴、活塞、连杆等部件的有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EX-CITE软件中,建立轴系非线性多体动力学模型.采用该模型对主轴承进行了一个循环的弹性动力学计算.结果表明,与刚体分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的轴承载荷的边界条件,提高了船舶柴油机主轴承润滑特性计算精度.     

基于ADAMS的绳牵引并联支撑系统动力学建模

为了实现对低速风洞强迫振荡试验绳牵引并联支撑系统的精确控制,需要建立精确的动力学模型,分析系统的振动特性,避免共振.首先,提出适合低速风洞绳牵引并联支撑系统的线性弹簧理论,应用动力学分析软件 ADAMS搭建动力学三维模型;其次,通过对系统进行振动分析,得到系统固有频率满足强迫振荡试验要求的弹簧参数;然后,对系统进行受迫振动分析,结果表明系统符合振动规律,验证了系统建模的正确性;最后,将每根绳索离散为10段线性单元,并对系统进行模态分析,发现离散前后系统的固有频率值相近似,且满足强迫振荡试验要求,说明采用线性弹簧理论建立绳索动力学模型是可行的,为了简化建模,无需将绳索离散化.     

采用Udwadia-Kalaba理论的微振动隔振平台研究

针对微制造平台的隔振问题,建立基于Udwadia-Kalaba方程的动力学模型,其可以在不引入拉格朗日乘数等额外参数的情况下进行求解。将微振动平台的振动位移作为系统约束,建立微振动隔振平台的离散化模型,并在主动隔振与被动隔振的混合机制下进行微振动平台隔振系统的多体动力学分析与仿真;用Udwadia-Kalaba方程建立了驱动条件的求解方法以满足系统约束,基于约束条件建立微振动隔振平台的动力学模型,且通过Matlab语言进行仿真计算。研究结果表明:根据仿真得到了8个自由度方向的约束力矩,由此可以求得致动器所要求的竖直方向力的大小;在4个质点所受噪声干扰相同的条件下,微振动离散化模型4个致动器所需的约束力保持一致,而且可以达到良好的减振作用。     

一类Jeffcott转子系统非线性动力学行为研究

由于转子动力学是一门研究旋转机械动力学问题的新兴学科,因此具有很好的实际应用价值。本文主要是对一类Jeffcott转子系统进行分析计算,根据Jeffcott转子系统的非线性动力学方程,应用Newmark方法通过数值仿真计算其响应,对其非线性动力学行为进行了分析,得出结论。研究结果为转子系统的故障诊断、振动控制及安全运行提供了理论参考。     

浮置板轨道隔振性能研究

为了分析浮置板轨道的动态特性,根据结构动力学原理建立了两种浮置板轨道的计算模型.应用所建模型对长、短两类浮置板轨道的隔振性能进行了分析和比较.计算结果表明,浮置板轨道对于隔离钢轨传递给基础的振动有显著作用,长浮置板轨道的隔振性能在力的作用处稍优于短浮置板轨道,但沿钢轨方向短浮置板轨道的振动衰减比较快.浮置板系统的固有频率越低,隔振性能越好.可以通过增加浮置板质量和降低浮置板支承刚度的方法降低浮置板轨道系统的固有频率,以达到较好的隔振性能.     

列车-轨道-地道桥时变系统振动分析

建立了列车 轨道 地道桥振动分析模型,其中车辆(包括机车)表示成19个自由度的多刚体系统模型,直线轨道离散成30个自由度的空间轨道单元,地道桥划分为46个自由度的空间框架单元;运用弹性系统动力学总势能不变值原理和"对号入座"法则形成空间耦合时变系统的振动方程;根据振动能量随机分析理论,以人工构架蛇行波和轨道竖向不平顺为激振源,对该系统的各种响应进行分析.计算结果与实测结果比较接近,表明所建立的车轨桥模型和采用分析方法用于地道桥车振分析切实可行.     

基于系统动力学的港口-区域经济关系研究

为分析港口与区域经济发展互动影响关系,选用系统动力学模型,构建港口-区域经济系统,分析系统内港口子系统、区域经济子系统和社会子系统之间因果关系,构建系统动力学流图和变量关系体系.通过对某港口与其所在经济间关系的模拟,计算出现阶段该港口与区域经济之间相互促进和阻碍的程度.结果证明了该模型的有效性.     

某型燃气轮机一体化叶盘转子系统动力学特性

以某型燃气轮机转子系统为研究对象,建立了叶盘转子一体化模型,通过子结构法与整体法所求静频结果的比较,验证了子结构法分析计算过程的准确性和高效性.应用子结构法,考虑离心应力的作用,求解了一体化叶盘转子系统在工作转速下的动频,并与传递矩阵法的计算结果进行了比较,分析了叶片对整体模态的影响.建立了不同展弦比下叶盘系统的模型,探讨了在定宽度和定长度情况下,不同叶片展弦比对系统模态的影响变化规律.研究结果表明:考虑叶片对一体化叶盘转子系统离心刚化的作用,使得研究结果更加接近工程实际,叶片展弦比对系统的振动特性存在较大的影响.研究为某型燃气轮机转子的动力学设计提供了理论依据.     

船舶垂荡运动下转子-隔振系统的非线性动力学分析

为了分析船舶垂荡运动下,气囊-浮筏隔振装置耦合转子系统的运动规律,建立了船体垂荡作用下具有气囊-浮筏隔振装置的转子-轴承系统动力学模型。采用数值方法对系统的稳态响应进行仿真计算,讨论了转子系统随转速变化的非线性动力学特性,以及气囊-浮筏隔振装置对转子系统振动的抑制效果。结果表明：随着转子转速的增加,转子系统的动力学响应出现拟周期、多分支拟周期以及混沌等复杂的非线性动力学现象。在较宽的转速范围内,气囊-浮筏隔振装置能够有效抑制转子系统的振动,并能滞后和限制转子进入混沌状态。