基于有限元法的非线性转子系统动态特性

在分析离散模型的基础上,采用有限元法建立转子轴承系统的有限元模型,考虑了系统轴承的非线性因素,包括转子的剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素,使模型更为具体化.分别对转子轴承系统离散模型和有限元模型的非线性动力学行为进行比较分析,研究表明由于考虑影响因素的增加,两种模型的动力学特性有一定的差异,有限元模型在参数设计等方面具有优势;采用有限元模型研究得出的结果更为可信,为转子系统的非线性动态设计提供更为准确的验证和参考.     

考虑热效应的柔性板的刚-柔耦合动力学特性

研究考虑热效应的柔性板的刚-柔耦合动力学规律.根据柔性板的运动学关系和本构关系,用Jourdain速度变分原理建立了作空间运动的柔性体的动力学变分方程.引入与应变率有关的耦合项,建立了连续的热传导变分方程.用三维空间的有限元法分别对变形场和温度场进行离散,建立了动力学和热传导耦合方程.研究温度变化对系统的刚-柔耦合动力学特性的影响,发现在周期性热流作用下的共振频率与频谱分析得到的系统固有频率之间的内在关系,揭示了热传导方程中与弹性变形有关的耦合项对温度变化的影响.最后从温度场的泰勒多项式出发,对三维空间的温度场和变形场建立了精确的二维有限元模型,并对二维线性近似有限元模型的适用性进行了研究.     

面向离合器接合过程的比例电磁阀动态特性模型与设计

为提高离合器接合过程控制油压响应性能和精准度,提出了一种比例电磁阀动态特性模型与设计方法。首先,建立比例电磁阀二维有限元模型并通过试验验证了模型的准确性,借助试验设计和响应面方法建立电磁力的电磁铁结构参数模型,为电磁力与电流映射关系精准设计提供了参数化表达。其次,以比例电磁阀阀芯质量、弹簧刚度及其预紧力、黏性阻尼系数为设计变量,以压力上升时间及其超调量相结合的归一化综合函数最小值为优化目标,对其进行优化设计并分析其稳健性,试验结果表明输出油压动态响应时间减少18%、油压超调降低31%,能有效地满足其动态响应特性要求。最后,对比例电磁阀电流油压稳态输出特性进行试验验证,所建模型的仿真数据与试验结果相关性为0.998 3。该方法有效地提高了离合器接合过程控制油压的综合性能,且所提出的比例电磁阀动态特性模型与设计方法对分析同类控制油压问题具有工程性借鉴价值。     

在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真

以圆周铣削颤振理论为基础，考虑瞬态切屑厚度及刀具有效前角对动态铣削力的影响，建立一种更准确且更实用的圆周铣削过程的动力学模型．运用数字仿真技术，在Matlab／Simulink环境下建立铣削力系统的计算机仿真模型；利用已有的试验数据，对动态铣削力模型进行了仿真研究．仿真结果表明，该模型的有效性和合理性，能够正确反映铣削力与各种切削参数之间的关系以及刀具的振动状态．     

齿轮-箱体-基础耦合系统的振动分析

建立了齿轮传动系统集中质量模型,采用子结构法通过箱体有限元模型提取其集中质量参数,采用间接物理参数识别法通过基础加速度导纳提取其模态参数并转换为集中质量参数,并根据界面协调条件建立了齿轮-箱体-基础耦合系统的动力学模型.以单级斜齿轮传动装置为例,计算了耦合系统在齿轮时变啮合刚度激励下的齿轮动态传递误差、轴承支反力及箱体振动.耦合箱体与基础前后的系统动力学分析对比表明:箱体及基础柔性对齿轮动态传递误差的影响较小,而对轴承支反力波动及箱体振动的影响较大;耦合模型能更准确地反映系统的动态特性.     

内燃机机体动态分析有限元模型的建立

利用有限元技术，建立了内燃机机体动态特性分析模型。通过理论计算得到了机体的模态参数。阐述了利用机体试验模态分析结果，对模型修改的方法，对所建立的有限元模型进行了修改，得到了更为合理、准确的模型。     

基于随机有限元方法的机械结构可靠性评估

采用随机有限元方法研究复杂载荷条件下某机械结构组件的可靠性特性.考虑工作状态和运输状态,获取组件的载荷特性及其计算模型;利用Ansys软件建立组件有限元分析模型,分析不同工况下组件的静力学和动力学特性,包括应力应变、固有频率、振型、风载静响应以及随机振动响应分析等.基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛方法,将载荷和材料的屈服强度作为随机输入变量,利用随机有限元模型评估风载和路面载荷交互作用下组件的可靠度.在此基础上,分析影响结构可靠性的灵敏度参数.结果表明,该方法能够有效地评估动态工作环境下结构件的可靠性特性,为此类系统的可靠性设计提供理论依据.     

机床支撑地脚结合部参数辨识方法

支撑地脚动态特性直接影响机床整机的动态特性,对地脚结合部进行参数辨识可以更准确地建立机床整机动力学模型。该文提出一种地脚结合部等效刚度和阻尼的辨识方法。将某床身试验台的地脚结合部等效为3向弹簧阻尼系统进行动力学建模,通过模态试验得到床身的模态频率与阻尼比,由此辨识出地脚结合部的等效刚度和阻尼。然而,该方法无法直接对任意支撑状态下的地脚等效参数进行辨识。针对这一问题,该文先对均匀质量床身对称支撑状态下的地脚结合部进行参数辨识,然后改变地脚所受正压力的大小,重复参数辨识过程,得出结合部参数与正压力的关系,用于计算任意承重状态下的地脚结合部参数。参数辨识结果表明,地脚结合部等效刚度和阻尼均随着正压力的增大而增大。通过有限元仿真对参数辨识结果进行了验证,考虑地脚参数的有限元模型仿真结果与试验结果一致。     

加装电磁阀的柴油自卸车喷油系统的仿真研究

为了研究和评价加装电磁阀断油的柴油自卸车喷油系统的性能,分析确立了这种改进的喷油系统的数学模型,利用HYDSIM建立了该系统的仿真模型,通过计算机仿真获得了柴油机转速失控时的油喷射率.结果表明:转速失控13.75ms时燃油喷射率下降为零,比原系统提早7.5 ms停止燃油喷射.在此基础上,分析得出了电磁阀参数对系统的影响...     

基于温度场的变速箱系统动力学分析

该文针对温度场对于变速箱系统的影响，建立了变速箱系统倒档工况的动力学分析仿真模型；应用有限元计算了箱体在不同温度下的变形；采用ADAMS软件分析了不同温度场下含间隙的齿轮系统的工作状况，并进一步分析了温度场对于整个变速箱系统的影响,为变速箱系统的设计提供了技术参考。     

气压式电子驻车制动系统控制电磁阀的匹配研究

针对气压式电子驻车制动系统中的电磁阀匹配问题,对改进设计的直动式两位两通电磁阀,以及常见的微型电磁阀、分步直动式电磁阀进行研究。首先对气压式电子驻车制动系统展开了研究,然后依据系统方案设计搭建气压式电子驻车制动系统的阀类试验台,对三种电磁阀进行静、动态特性试验研究;并对不同控制频率和占空比下的系统压力响应特性进行了研究。试验结果证明改进设计后的直动式两位两通电磁阀对于气压式电子驻车制动系统具有优于其余两种阀的匹配性。最后,对该直动式两位两通阀开关动作下系统的压力滞后特性进行研究,得到电磁阀的通电时间至少应大于开启滞后时间20ms,电磁阀的断电时间至少要大于关闭滞后时间24 ms。     

高压共轨喷油系统中的电磁阀

研究了电磁材料和线圈结构等因素对高速电磁阀的影响,并采用有限单元法对电磁阀的特性进行了分析计算．结果表明：影响电磁阀性能的主要参数有驱动电压、初始气隙、预紧力、运动部件的质量等．通过降低驱动电压,减小初始气隙,降低弹簧预肾力,减轻电磁阀运动部件的质量,均可以提高电磁阀的性能．     

基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷温控方法研究

为克服基于GMM嵌入式智能构件温升引起的热误差,文中提出了一种相变与水冷相结合的组合温控新方法。介绍了基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷组合温控机理,并对温控结构装置进行了具体设计。采用有限元方法,建立了基于GMM嵌入式智能构件的温度场模型。对基于GMM嵌入式智能构件在有无温控装置两种状态下分别进行了稳态热分析,并进行了动态加载实验。结果表明:相变水冷组合温控方法能有效抑制温升,适合基于GMM的嵌入式智能构件进行大电流、微精密加工场合。     

能流波动规律对电空制动电磁阀性能的影响

列车电空制动电磁阀的动态性能直接决定列车行车安全.基于电磁阀作用过程电磁场能流波动的规律以及对电磁阀动态特性影响分析研究,从提高其工作的灵敏度、稳定性和可靠性入手,通过调整电磁阀衔铁间隙、线圈匝数和弹簧预紧力等主要结构参数,控制电磁阀动态电磁场变化范围及优化性能参数,减少了电磁场能量输出,减缓了电磁阀工作温度的上升速度.     

高速电主轴热态特性的ANSYS仿真分析

分析高速电主轴的发热和散热特性,建立高速电主轴热态分析有限元模型.运用 ANSYS有限元软件,分析热稳定状态下电主轴的温度场分布以及冷却润滑系统对电主轴温升的影响.分析结果表明,提高电主轴现有冷却润滑系统的冷却效率可有效控制轴承的温升,但对转子轴的温升影响很小,要有效控制转子轴的温升和提高电主轴的精度和寿命,必须研究转子轴的冷却途径和方法.同时,仿真分析转速对电主轴温升的影响,揭示电主轴温度场分布的非线性特征,为电主轴温升的在线监测和控制提供理论依据.     

水润滑轴承系统三维热弹流性能有限元分析

使用自编流固耦合轴承有限元程序,利用影响系数法和非线性优化法,对水润滑轴承系统的轴承-水介质-轴系统的热弹流性能进行了三维有限元分析.同时,有限元程序的有效性也被证实.仿真结果表明:一定工况下的水润滑轴承存在明显的弹性变形和一定程度的热变形;小膜厚比下轴承会出现明显的温升.因此,水润滑轴承的设计中,其变形和温升应加以考虑.     

Temperature field analysis of two rotating and squeezing steel-rubber rollers

Rubber has strong nonlinear viscoelastic characteristic.Under effect of the periodically chan-ging external force, it will show the phenomenon of lagging deformation and mechanical loss, which means deformation lags behind stress changes and the situation of loss of work is caused by the hys-teresis.Loss of work will be transformed into thermal energy and makes the temperature of rubber and the object in contact with it rise, which will thereby affect the dynamic characteristics of the structure.Based on a pair of mutual rotating and squeezing steel-rubber rollers as the research ob-ject, the finite element simulation software Ansys is used in this paper to analyze the temperature field of the structure.As a result, temperature distribution characteristics of two directions are ob-tained.One is squeezing area along the direction of the wall, the other is along the direction of thickness of rubber.Then the influence of the rotating speed and the pressure between two rollers on temperature of rubber is analyzed.The temperature experiment of mutual squeezing contact steel-rubber roller is carried out on the experimental platform via using infrared thermal imager and infra-red thermometer.The experiment data are in accordance with the simulation results on regulation of temperature distribution as well as high degree of similarity on value, which shows the effectiveness of simulation.Research results are of great significance for temperature characteristic analysis of rub-ber structure.     

粉末温压中模具的加热设计及有限元热场分析

为解决粉末温压设备的加热问题,本文通过理论分析和计算采用电加热方式,根据实际需要设计并选择合理可行的模具加热装置。利用有限元前后置处理软件MSC．Patran及分析软件MSC．Marc对温压模具进行热场分析,模拟了模具的温度场状况,通过实验验证了所提出的设计方案及采用有限元分析的可行性。     

基于Monte-Carlo法的冻土路基随机温度场分析

对青藏铁路沿线岩土热学参数进行统计分析,得出岩土的基本统计值及概率分布模式,采用基于Monte-Carlo法的随机有限元方法计算冻土区的路基随机温度场,得出随机温度场的均值和标准差.结果表明：路基的温度场均值和标准差分布趋势基本相似,且在路基上部和路基边坡面附近,其绝对值较大;温度的标准差在边界附近出现最大值,且沿边界向内而逐渐减小;在边界浅层区域,温度的标准差出现局部变化,到达一定深度后趋于稳定,并随着时间增加而增大,路基标准差区域从边界向内而逐渐扩大.     

考虑温度梯度的氧化锆整体叶盘振动特性分析

为了研究温度场对热障涂层(thermal barrier coatings, TBC)整体叶盘振动特性的影响,考虑温度梯度在叶片厚度方向的非线性分布,并建立TBC整体叶盘有限元模型。基于热-固耦合原理和稳态热传导理论,采用有限元方法分析了TBC整体叶盘模态特性,绘制坎贝尔图研究频率转向,并在频率转向区进行响应分析。结果表明：非线性温度分布的温度场会降低TBC整体叶盘的模态频率;其模态频率转向区的转向间隙因温升而逐渐降低;在激振力作用下,受迫响应曲线因温升而出现左倾趋势且响应峰值逐渐增大,影响范围在10%以内。可见温升对TBC整体叶盘振动特性影响显著。