径-扭复合模式超声功率合成振动系统仿真分析

为提高超声复合振动系统的功率,提出了一种径-扭模式转换型超声椭圆振动功率合成系统.该系统由一组纵向振动夹心式压电超声换能器与锥形剖面斜缝式圆环径向复合而成.采用有限元方法对斜缝式圆环的径-扭复合振动特性进行了研究.结果表明:圆环第1、2阶共振频率随斜缝角度、缝数及缝长的增大而降低;其第1阶共振频率随缝位置的增大而增大,而第2阶共振频率随缝位置的增大先升高后降低.设计制作了实验样机,并对其径-扭共振频率及径-扭复合共振椭圆运动轨迹进行了测试,结果显示,仿真与实验结果比较一致.     

斜缝式结构压电复合盘径扭模式转换机理探讨

通过开狭缝的方法实现压电复合盘的径扭振动模式转换,并对其模式转换机理及径扭复合振动特性进行了分析和研究.基于机电类别原理,引入2个振动耦合系数,建立了压电复合盘径扭复合振动耦合机电等效电路模型,得出了其频率方程,探讨了狭缝的斜角对系统共振频率的影响.结果表明:复合盘共振频率随斜缝斜角增大而降低,与实验结果相吻合;该压电复合盘能够驱动转子转动,有望在超声波电机中获得应用.     

n次幂变厚度环形超声聚能器径向振动特性

对剖面厚度按n次幂函数变化的环形超声聚能器的径向振动特性进行研究.基于机电类比原理,推导出环形聚能器的径向振动机电等效电路及其径向共振频率方程,给出了聚能器的位移振幅放大系数表达式,探讨了第1、2阶共振聚能器位移振幅放大系数及共振频率与其半径比的关系.计算表明,聚能器基频随半径比增大而降低,而第2阶共振频率随半径比变化存在1个极小值.此外,振幅放大系数随幂次n增高而增大,第2阶共振具有更高的振幅放大系数.有限元仿真结果与理论相吻合.     

环形振子的扭转振动等效电路及有限元模态分析

基于机电类比原理,对弹性薄圆环振子的扭转振动进行了研究,建立了圆环振子平面扭转振动的机电类比等效电路模型,从等效电路得出了其扭转振动频率方程及共振频率表达式,给出了薄圆环振子频率方程的数值根与其半径比的拟合关系曲线,通过有限元(FEM)模态分析表明,理论与FEM仿真结果符合较好,对环形扭转振子的工程设计具有参考价值.     

变厚度四坡顶组合扭壳内力分析

本文应用了有限元混合法分析国内迄今最大的四坡顶扭壳33.6~M×27.0~M变厚度屋盖的弯曲内力,并又以SAP5进行校核,所得结果基本上相同。分析结果表明,用有限元混合法计算这类壳体是有效的。并且又认为,这类壳体于十字脊,边缘及角点局部加厚以改善内力及增强刚度是必要的。     

幂函数剖面环形超声聚能器的振动特性及其仿真分析

对剖面厚度按幂函数变化的环形超声聚能器的径向振动特性进行了理论分析.基于机电类比原理,推导出环形聚能器径向振动的机电等效电路及其共振频率方程,给出了其位移振幅放大系数的表达式;探讨了聚能器第一、第二阶共振聚能器位移振幅放大系数及共振频率与其半径比的关系.计算表明:聚能器基频随半径比增大而降低;而第二阶共振频率随半径比变化存在一极小值.此外,振幅放大系数随幂次n增高而增大;第二阶共振具有更高的振幅放大系数.有限元仿真结果与理论吻合.     

变厚度载流环形薄板的磁弹性分析

讨论了在非定常电磁场和机械场作用下,变厚度载流环形薄板的磁弹性二维关系方程和运动方程,利用数值解法分析了轴对称状态下的薄板所受洛仑兹力的变化规律,以及应力变化的曲线.     

FGM斜板的振动特性分析

对FGM斜板,通过坐标转换,在斜坐标系下建立了FGM斜板的横向振动微分方程。用微分求积法研究了四边简支和对边固支对边简支FGM斜板的自由振动特性,给出了不同角度和不同边长比下一阶固有频率与梯度指标之间的变化曲线,以及四边简支FGM斜板角度对固有频率的影响。     

纵-扭同频复合超声振动变幅杆设计

为了在切削与焊接加工过程中获得超声变幅杆的纵-扭复合振动,本文通过对纵-扭转振动模式下的圆锥过渡阶梯形复合变幅杆进行理论分析,得出其纵-扭振动的共振频率方程以及振速放大倍数,并对复合变幅杆的三段长度进行控制,实现了纵-扭复合同频共振.利用有限元软件ANSYS对理论设计的复合变幅杆进行结构动力学仿真分析,结果表明有限元分析与理论计算结果吻合较好.     

基于变截面的叠层压电振子粘结层厚度优化分析

利用压电振子采集环境中振动能量的研究中发现粘结层厚度对压电振子的抗剪强度及发电性能均有较大影响。因此文中以变截面形状悬臂梁叠层压电振子为对象,利用ANSYS有限元分析软件仿真模拟了其粘结层厚度改变时对其抗剪性能、低频振动能量转换效率的影响。研究结果表明:随着粘结层厚度的增加,叠层结构中粘结层的抗剪强度有所提高,但对环境中的低频振动响应却减弱。综合分析表明,当变截面压电振子自由端尺寸为12 mm(约为矩形截面尺寸的85%),且粘结层厚度控制在约为基底层厚度的1/4~1/5时,叠层压电振子的能量转换效率及抗剪强度最理想。     

组合三棱柱振子流致振动运动特性分析

本文以流致振动能量转换系统为基础,以截面形式和刚度为变量针对组合三棱柱振子进行试验,评估振幅、频率等指标。试验选取了组合三棱柱振子进行了模型试验,通过改变截面排布形式以及系统刚度来研究截面布局、刚度对组合三棱柱振子的影响。该研究旨在探究组合振子流致振动的最佳振动条件,为后续多振子流致振动研究扩展思路。试验结果表明:三种不同排布形式的组合振子,在不同刚度工况下都有较好的振动效果,Ⅰ型和Ⅲ型振子振动随流速变化表现为典型的涡激振动。Ⅰ型排布振子具有最好的振动表现,系统最大振幅比为A*=0.85(K=1400N/m,Ur=7.5)。     

复合齿轮副振动特性仿真及试验研究

针对少齿差行星减速器核心部件金属齿轮副变形补偿性较差等问题,设计吸振、变形补偿性较好的金属橡胶复合齿轮副,运用刚柔耦合多体动力学对复合齿轮副和金属齿轮副的振动进行仿真分析,并用试验的方法对两齿轮副在不同工况下的振动特性进行研究.仿真及试验结果表明,金属橡胶材料的加入改善了复合齿轮副的振动特性,复合齿轮副在啮合力、角加速度、传动效率和振动加速度方面要明显优于金属齿轮副,同时复合齿轮副传动平稳性得到了较大提升,仿真结果和试验结果基本吻合.     

径向夹心式复合换能器径向振动特性研究

研究了一种新型径向夹心式复合换能器的径向振动。该换能器由径向极化的压电陶瓷圆环及内外金属环构成。获得了压电环及金属环的机电等效电路,根据机械边界条件,得到换能器的三端机电等效电路,并求得换能器的频率方程。得到共振频率反共振频率以及有等效机电耦合系数与复合换能器几何尺寸间的理论关系。同时用有限元方法对换能器的径向振动进行模拟仿真,并实验测量了换能器的共振与反共振频率。结果表明,理论计算、模拟仿真以及实验测量结果符合较好。     

2205双相不锈钢变厚度轧制过程仿真分析

针对不锈钢在轧制过程中易出现边裂,影响产品质量问题,基于变厚度轧制及塑性变形理论,结合Gleeble-3800热压缩模拟实验数据,构建2205双相不锈钢的热变形本构方程及不同轧制区域的轧制力学模型.基于变厚度交叉轧制工艺实现板带边部和中部区域的不同压下率控制,采用DEFORM软件对轧制过程进行模拟仿真,并对比分析变厚度交叉轧制与普通平轧的边部损伤情况以及不同厚度区域的金属流动规律.仿真结果表明,变厚度交叉轧制的边部损伤因子相对于普通平轧减小了22%,同时通过改变边部变厚度曲线能够改善边部损伤问题,有效提高不锈钢板带成材率及产品质量.     

变厚度圆环板的面内自由振动分析

基于二维线弹性理论,导出厚度沿径向线性变化的变厚度圆环板在面内自由振动的控制微分方程.用微分求积法(DQM)对微分方程及其典型边界条件进行离散,研究变厚度圆环板面内自由振动的无量纲频率特性.数值计算得到不同边界条件下内外半径比、厚度变化参数等因素对无量纲频率的影响.结果表明,圆环板内外边界在夹紧—夹紧和自由—夹紧条件下无量纲频率Ω随厚度变化参数α的增大而增大,在自由—自由和夹紧—自由条件下无量纲频率Ω随厚度变化参数α的增大而减小.     

变厚度圆板轴对称非线性振动的有限元分析

用3节点变厚度环形有限元研究厚度为半径的任意函数的圆板轴对称非线性振动,给出了一个避免发散并加速收敛的加权平均迭代算法.算例的计算结果与文献的已有结果完全吻合。文章还分析了振幅、半径比、质量比和厚度系数对频率的影响.     

单向变厚度Levy型薄板的自由振动分析

针对单向变厚度Levy型薄板的自由振动问题,基于薄板振动理论,将设定的挠度函数代入关于挠度的变系数四阶偏微分的振动控制方程,把变系数四阶偏微分方程求解挠度的问题转化为第二类Volterra积分方程的求解,并采用二次样条函数近似求解积分方程,建立单向变厚度Levy型薄板自由振动固有频率的求解方法.对3种不同边界条件的Levy型薄板最低固有频率的算例进行验证.研究结果表明:该方法合理可靠、计算简便,满足精度要求;该方法还可进一步推广到求解任意单向变刚度Levy型薄板自由振动的最低固有频率.     

修枝机齿轮箱振动特性仿真分析

针对修枝机齿轮箱在运行过程中出现的振动和异响问题,基于多体动力学理论,利用动力学 Adams软件建立齿轮箱动力学模型,结合傅里叶变换理论计算齿轮箱齿轮啮合动态力。建立齿轮箱有限元模型,完成齿轮箱约束模态分析。根据数据处理后的轴承处频域激励载荷,利用有限元软件Ansys Workbench计算齿轮箱体表面振动的动态响应。仿真结果和试验结果表明,齿轮箱的振动噪声在齿轮箱固有频率与齿轮啮合激励频率接近时达到最大值,为今后齿轮箱体辐射噪声分析以及结构优化设计提供了依据。