旋转轴系弯曲振动与扭转振动耦合的分析

为进一步提高旋转轴系的安全性 ,研究了旋转轴系弯曲振动与扭转振动耦合问题。通过对推导出的轴系振动微分方程进行分析 ,得到以下结论 :当轴系存在不平衡时 ,弯曲振动与扭转振动之间存在耦合关系 ,而且随着不平衡量的增加 ,耦合作用加强。当转动频率接近于扭转振动固有频率与弯曲振动固有频率之和或之差时 ,可能会发生弯扭耦合共振。弯曲振动引起的扭转振动及扭转振动引起的弯曲振动一般都比较弱 ,对旋转轴系的安全性构成威胁的可能性很小     

耦合热弹梁的横向自由振动特性

研究了温度场与位移场耦合热弹梁的振动特性.根据梁的运动微分方程和考虑变形影响的热传导方程,得到了温度场和应变场耦合情况下梁的耦合热弹振动微分方程.采用微分求积法建立了耦合热弹振动方程的特征方程,对耦合与非耦合情况下梁的固有频率进行了数值计算及分析,并分析了耦合与非耦合两种情况下梁的无量纲耦合系数和长高比对梁固有频率的影响.     

用有限元法求解水下拖缆振动特性

在现代反潜、海洋水文和资源勘测中,拖曳式声呐系统得到了越来越广泛的应用．为了进一步提高拖曳式声呐的工作性能,必须研究水下拖缆的振动特性和控制方法．发展了两种分别适用于忽略和考虑弯曲刚度时拖缆的有限单元,并对单元矩阵进行了推导,编制了相应的有限元计算程序,对不同拖速下拖缆的振动固有频率和模态进行了计算．计算结果表明,本算法考虑了变张力、拖缆弯曲和拖体等对拖缆的影响,使固有频率和振动模态的计算精度得以提高     

轴系弯扭耦合振动的数学模型

从弯扭耦合的角度来研究旋转轴系的振动,将能更准确地把握轴系的动力学特性,从而为轴系的安全运行提供更有效的保障。本文建立了一个基于分段连续质量模型的轴系弯扭耦合振动数学模型,该模型考虑了不平衡、陀螺力矩、转动惯量、剪切变形及阻尼的影响,因而是一个比较精确的模型。从所得到的微分方程可以得出：当轴系存在不平衡时,扭转振动与弯曲振动之间存在着很明显的相互耦合关系,而且是高度非线性的。而当轴系没有不平衡时,扭转振动会对弯曲振动产生微弱的影响,而弯曲振动对扭转振动没有影响。     

不平衡转子弯扭耦合振动分析

考虑扭转振动对弯曲振动的影响,推导建立了弯扭动力耦合情况下,不平衡转子的非线性振动微分方程,然后用算例分析了这种情况下转子的振动特性。最后得出了结论。     

CSP轧机万向接轴弯扭耦合振动

以连续分布质量的轧机万向接轴为研究对象,考虑了万向接轴的倾角、自重、质量偏心以及阻尼的影响,从动力学角度建立了万向接轴的弯扭耦合振动方程,并对实测的数据给出了理论解释. 从所得到的微分方程可以看出:当轴系存在不平衡时,扭转振动与弯曲振动之间存在着很明显的相互耦合关系;当轴系没有不平衡时,扭转振动会对弯曲振动产生影响,而弯曲振动对扭转振动没有影响.     

弹性圆柱形储液罐地震反应的有限元分析

本文根据变分原理,利用有限单元法分析在水平地震运动作用下圆柱形弹性储液罐的动力反应。所设计的计算机程序能相当精确地计算固有频率、主振型和动力历程反应。例如:液面波高、各时刻的液动压力和罐壳位移。文中把液罐耦合振动系统考虑为液体和壳壁二者都振动。可以把液面无波动的液罐耦合振动系统及罐壳在刚性假设下,只有液面晃动引起压力振动的液晃动系统,考虑为一般液罐耦合振动系统的两个特例。从使用程序计算的数值算例中可看出:液罐耦合振动系统的固有频率明显地分为两个频区:高频区——包舍所有“壳振动”的固有频率,它近似等于上述第一种壳振动情况相应的固有频率;低频区——包含所有“液晃动”的固有频率,它近似等于上述第二种液晃动情况的相应固有频率。但是,关于动力历程反应,由液罐耦合系统所得的值,既不同于上述两种特例所得的值,也不同于这两种特例相应值的叠加。     

低频桨-轴-壳体耦合振动声辐射机理研究

为揭示低频桨-轴-壳体水下结构耦合振动声辐射机理,利用三维水弹性力学理论和三维水弹性声学分析软件,从螺旋桨、推进轴系以及壳体结构传递特性出发,分析了各结构低频段模态频率与桨-轴-壳体耦合结构响应频率之间的相关关系,由此提出了桨-轴-壳体结构纵向和横向耦合振动声辐射峰值对应的优势模态。研究表明:螺旋桨桨叶对桨-轴系统的振动影响比较大,尤其是螺旋桨的全桨叶同向伞型弯曲振动对桨-轴-壳体的纵向振动声辐射贡献明显;桨-轴-壳体耦合系统的纵向声辐射声源级曲线峰值主要对应于壳体一阶纵向振动、桨-轴系统一阶纵向振动、壳体二阶纵向振动和螺旋桨全桨叶同向伞型弯曲振动,横向振动声辐射声源级曲线峰值主要对应于壳体弯曲振动及桨-轴系统弯曲振动;低频段螺旋桨纵向单位力引起的声辐射明显大于横向力作用下的声辐射。     

风力机桨叶的振动研究

分析了水平轴风力机转子桨叶所受的外力和外力矩,给出了桨叶的动力学模型,并推导出桨叶俯仰振动、扭转振动和摆动振动方程及相应的一阶振动固有频率。探讨了有关参数对三个方向振动固有频率的影响。对风力机桨叶的设计计算提供了动力学依据。     

插值矩阵法分析轴向受载的Euler-Bernoulli梁双向弯曲与扭转耦合振动

文章运用插值矩阵法研究了轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动问题。选择梁横截面的剪切中心作为坐标原点,坐标轴平行于梁截面的几何轴,振动微分方程中有关梁截面几何特性的参数均采用相对于几何轴的参数。轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动频率的计算转化为一组非线性常微分方程特征值问题,运用插值矩阵法求解,获得了3种边界条件下梁弯扭耦合振动的固有频率及其相应振型函数的计算结果,将数值计算结果与已有结果比较表明,文中方法具有很高的精度和效率。     

基于传递矩阵法的高压气井生产管柱固有频率分析

通过分析油田气井内高压、高速天然气流动诱发的生产管柱振动,建立了考虑天然气流速、压力、管柱轴向力以及重力的高压气井生产管柱面内振动八方程模型。使用传递矩阵法,系统分析了天然气流动效应和管柱轴向力对管柱固有频率的影响;并求解生产管柱以及弯曲管柱面内振动的固有频率;同时建立了一种近似计算重力管柱固有频率的新方法。通过实例研究表明,随着天然气流速、压力、管柱轴向力等参数的增大,生产管柱固有频率逐渐减小,直至失稳。天然气压力、管柱轴向力以及重力对系统固有频率影响较大;而实际开采过程中天然气流速对系统固有频率的影响较小;弯曲管柱前两阶固有频率随流速增大出现耦合模态颤振现象。     

流固耦合对裸露输气管道固有频率的影响

以采空区埋地管线系统为研究对象,利用Hamilton原理,推导出考虑弯曲变形、流体压力和温度变化等因素的输气管道横向振动微分方程。以两端简支管道为例,利用里兹法求解固有频率,进而分析了温差、流体流速、压力以及几何因素对输气管道固有频率的影响。研究结果表明:管内流体流速对管道固有频率的影响较小,工程流速范围内,可忽略流体流速的影响;管道固有频率随流体压力的增加而降低;管道固有频率值随管长的增加而降低,随外径的增加而增加;管道固有频率随温度改变量的增加而降低。     

船体总振动固有频率实用计算方法

将船体视为梁，当梁的长度与横向尺度之比大于５时，按梁的弯曲振动理论建立 固有频率近似计算模型；当梁的长度与横向尺度之比小于５时，按梁的剪切振动理论 建立固有频率近似计算模型。在精确计算中，考虑剪切迟滞，用有限元法或迁移矩阵 法计算船体梁固有频率，在计算中同时还考虑上层建筑对总体振动影响。经实船激振 试验验证，上述方法计算结果与实验值相吻合。     

单向复合材料矩形截面圆柱弹簧的自由振动

把自然弯扭梁理论推广到材料为各向异性的情况,并得到了单向复合材料矩形截面杆件的圣维南扭转翘曲函数的解析公式.在此基础上,进一步导出了单向复合材料非圆截面圆柱螺旋弹簧的运动微分方程,它们由14个1阶偏微分方程组成.方程中不仅考虑了转动惯量、轴向和剪切变形的影响,而且首次考虑了簧丝横截面的翘曲变形对弹簧固有频率和振动模态的影响.由于方程呈现出很强的刚性,这里采用改进的Riccati传递矩阵法对弹簧的自由振动微分方程进行求解.计算表明,对于单向复合材料矩形截面圆柱螺旋弹簧,翘曲变形对其自由振动特性具有重大的影响,是必须考虑的重要因素.最后,研究了各种设计参数对此类弹簧固有频率的影响.     

非均匀立柱自由振动响应的有限差分法递推求解

采用有限差分法研究在自由端固连刚性质量的非均匀立柱的横向自由振动响应.其中考虑端部集中质量的惯性力以及集中质量和梁的自重产生的轴向压力对系统振动的影响.采用有限差分法求解自由振动对应的变系数常微分方程两点边值问题,推导出递推求解数值计算过程,获得变截面立柱的自由振动响应,给出固有频率数值解.分析截面变化参数以及由重力产生的轴向压力对系统横向振动固有频率的影响.结果表明,随着截面非均匀参数值的增加频率增加,随着轴向压力的增加频率减小.     

环板横向振动分析的三结点有限单元法

构造了三结点六个自由度的环形单元 ,然后采用有限元法计算了中间有环形简支的各向异性环板在各种边界条件下的轴对称横向振动频率。计算表明此种有限单元法效率高和收敛性好 ,可以方便地计算环形简支处在板的不同位置处的各向异性环形板的振动频率及振型。所计算出的前几阶固有频率与目前常用的Rayleigh法计算结果相比 ,更为简便精确     

深海采矿扬矿硬管内流作用下的涡激振动分析

为研究内流作用对深海采矿扬矿硬管涡激振动的影响,以Matteoluca改进的涡激振动结构和尾流振子耦合系统模型为基础,采用加速度耦合方式,用模态主振型函数对硬管微分方程进行了离散,对建立的内部流场作用下的深海采矿扬矿硬管涡激振动微分方程,计算分析了输送速度对硬管涡激振动固有频率和响应幅值的影响.结果表明,当输送速度使硬管固有频率在漩涡脱落频率附近变化时,结构和尾流振子耦合系统的振幅将会增加,系统的工作稳定性降低.为了保证管道输送的连续性,要避免采用使管线产生“锁振”现象的输送速度.     

含开口薄壁杆的大型空间结构热诱发弯扭振动

航天器部件因热诱发的弯扭耦合振动会发生破坏.为了解热诱发弯扭耦合振动的机理,发展了一种14个自由度的二节点开口薄壁梁单元.该单元综合考虑了翘曲、预应力与热应变的影响,得到特有的质量阵、刚度阵和载荷阵.与其他类型梁单元组集后,通过模态分析的方法,得到整个结构的动力学响应.对Hubble太空望远镜的太阳能帆板,用该方法求得的固有频率和固有振型的数值解与近似理论解符合甚好.该分析解释了热使太阳能帆板发生扭转破坏的原因.     

Timoshenko薄壁梁双向弯曲与扭转耦合的振动方程及求解

基于薄壁杆件理论,研究了Timoshenko薄壁梁双向弯曲与扭转耦合的振动问题。根据Timoshenko梁的受力特性,考虑了剪切效应影响,给出了薄壁梁质点的位移系数和空间位移场。根据能量泛函变分原理导出了Timoshenko薄壁梁的振动微分方程。运用降阶法和频率扫描法求得微分方程的解析解。算例计算表明,此解析解与有限元法的结果吻合较好。     

组合悬臂板的非线性振动响应

为研究电机升高片,发动机凸肩叶片的非线性振动特征,将其简化成组合悬臂板模型,应用弹性薄板理论,推导出考虑阻尼、几何大变形的三个互相耦合的非线性振动微分方程.再使用Galerkin法获得广义坐标中的非线性方程组,采取Runge-Kutta数值分析方法获得了组合悬臂板非线性振动响应和幅频特性曲线.结果表明:由于几何非线性因素对系统的影响,非线性的振动响应小于线性振动响应;非线性共振频率大于固有频率,但仍在组合板各阶固有频率附近;非线性幅频特性曲线具有多值性和跳跃性,其形状与激振力大小有关.