塑料动态挤出填充过程的数值模拟研究

利用ANSYS软件对受入口处周期性振动压力驱动的塑料熔体在"L"形异型材挤出口模内的填充过程进行了三维等温数值模拟。研究了流场压力和速度随入口压力振动的变化规律,分析了压力振动对塑料熔体流动稳定性的影响。结果表明:流场压力和速度都随入口压力的振动而振动,但振动强度随流程增加而减弱,只要选择适当的振动参数和口模长度,就可以使出口流场稳定,以保证塑料制件的质量。     

金属粉末动态注射成型充模过程的理论分析

基于连续介质理论和幂率模型,研究振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口圆盘型腔的过程的物理模型和相应的数学模型,通过对数学模型的推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿位置方程以及模腔入口压力方程.实验表明,在振动场作用下的熔体充模过程中,当平均注射流率不变且振动频率固定时,模腔入口处压力随振幅的增大而波动上升.理论计算的模腔压力值与实测值吻合较好,证明了理论计算的正确性.     

基于微凸体接触的钻柱纵向振动减摩阻

基于微凸体接触变形理论,建立钻柱纵向振动条件下钻柱与岩石间摩擦力的分析计算模型,探索钻柱纵向振动减摩阻规律。结果表明:钻柱纵向振动减摩阻的条件是钻柱相对于岩石运动速度小于钻柱纵振速度幅值,且振动减阻效果随振动频率的增大而增强,随振幅的增大呈现先增强后减弱的趋势,存在最优振幅,而随着钻柱与岩石间相对运动速度、相对法向压入量和摩擦系数的增大,振动减摩阻效果趋于弱化;钻柱振动频率、振幅、相对法向压入量、摩擦系数和钻柱与岩石间相对运动速度对振动减阻的影响作用依次降低,其中振动频率、振幅和相对法向压入量为显著因子。     

脉动流条件下的圆柱绕流特性研究

为探究脉动流对流体绕流结构物产生的影响,采用数值方法研究了脉动流条件下圆柱绕流场特性,对涡量分布、升阻力系数、升力系数频谱特性等进行分析。结果表明:脉动流作用会使圆柱尾涡剪切层变薄,提高脉动频率使尾涡长度变短、脱离加快,提高无量纲脉动振幅使主导涡的脱落速度降低,使旋涡生成区域更靠近圆柱表面;脉动频率与无量纲脉动振幅的增大使升力系数、阻力系数的振幅均增大,而且与升力系数相比,阻力系数的振幅更大,变化更快;升力系数频谱图存在多个主频,包括旋涡脱落频率和相位叠加频率,其中旋涡脱落频率的振幅随着脉动频率的增加而减小,随着无量纲脉动振幅的增加而增加。在流场中加入脉动流,可以增强流体振动促进流动混合。     

基于振动沉桩机的振动摩擦系统动力学分析

以振动沉桩机为例,研究了振动摩擦在沉拔桩机这一典型机械中的应用.建立了非线性动力学模型,采用龙格库塔法对振动沉桩机进行了数值仿真,得到了系统的动力学特性.仿真结果表明:随着激振力幅值和频率的增大,桩的振幅有一定的增大;随着激振力幅值的减小,桩的振幅有一定减小;随着激振力频率的减小,桩的振幅变化不大;改变系统刚度,桩的振幅有明显变化.     

工程岩体横波频率及振幅的衰减特性

横波频率和横波振幅的衰减对不同质量的工程岩体有着极好的响应,但是有关工程岩体质量与横波频率和横波振幅的衰减规律的研究成果尚少见,相关参数在工程岩体评价中亦没有得到应用。文中对不同质量岩体的横波频率特性、振幅衰减特性进行了研究,研究结果表明:岩体质量较差时横波有低频、高衰减的特点。横波频率约为200Hz甚至更低;波的振幅衰减很快,衰减系数大。当岩体较好时频率对速度的响应非常敏感,速度增加时频率随之增大,近于直线关系。当横波速度大于2000m/s时,衰减系数突降变小。在对上述关系研究的基础上,给出了利用横波频率及衰减系数进行工程岩体质量分级评价的建议值。     

汽车前悬架橡胶连接件的变形量时域响应

研究不同频率、振幅的路面激励下悬架橡胶连接件的变形量.在Bouc-Wen模型的基础上,修正并建立了橡胶连接件的动态模型,并在数学模型中添加了频率和振幅对动态模型的影响.将橡胶连接件的非线性迟滞回线动态模型引入到传统的线性振动系统中,以车身振动作为橡胶连接件的载荷激励及其变形量的时域响应.相同的路面激励振幅下,橡胶连接件的变形量振幅随着频率的增加而逐渐增大,其迟滞回线包围的面积随着频率的增加而逐渐增大,其吸收的能量也逐渐增大,对衰减高频段的振动具有积极的意义.     

振动力场作用下高分子熔体表观粘度的计算

不依赖现有的本构关系，推导出了平行叠加振动条件下高分子熔体表现粘度的计算公式．建立了在自行研制的恒速型毛细管动态流变装置上计算高分子熔体表观粘度的步骤和方法．以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料，实验测量一定振动频率和振幅下毛细管入口压力、活塞杆振动位移、入口压力与振动位移相位差的瞬态值，即可求得毛细管壁处LDPE熔体的表观粘度．     

基于压阻反馈信号纳米梁非线性振动控制

研究了基于硅压阻效应纳米梁非线性振动控制方法。在纳米梁固定端上表面粘贴硅压阻膜片,压阻膜片的电阻值随着纳米梁的振动发生变化。利用惠斯通电桥电路提取振动信号作为电压反馈控制信号,控制纳米梁的非线性振动。用多尺度法求解方程,得到系统主共振的幅频响应方程。由幅频响应方程分析系统非线性振动方程解的稳定性,研究了交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统稳定性和振幅的影响规律。研究结果表明:激励电压由0.25 V减小至0.1 V时,最大振幅衰减60%。无量纲阻尼由0.058 5增加至0.087 8时,最大振幅衰减40%。增大阻尼和反馈增益参数可以减弱甚至消除纳米梁振动的非线性特性。该研究成果为纳米梁非线性振动控制及信号提取提供了一种理论方法。     

振动载荷下腰椎间盘力学响应的仿真分析

为研究振动载荷对腰椎间盘力学性能的影响,采用有限元方法,对人体腰椎间盘L3/L4节段在不同振动频率和振动幅值作用下的力学响应进行仿真分析,并与静载荷下的响应进行比较.发现:振动幅值相同时,振动都不同程度地增大了腰椎间盘的蠕变,振动频率越高,蠕变越大;振动幅值越大,振动频率对蠕变的影响越明显.椎间盘组织的Mises应力受振动频率的影响较小;孔隙压力随着振动频率的增加下降速度有所降低.应变增大时,应力松弛随频率的增加略有减小.因此长期处于振动载荷下,特别是频率较高时,更容易造成纤维环损伤.     

基于DIC技术的地下软土内部激振影响区试验

针对列车运行产生的振动荷载对位于地下软土层中的隧道产生沉降影响问题,设计软土内部激振试验新装置,开发了基于数字图像相关(DIC)技术的软土内部振动响应瞬时光学测量系统,研究土体振幅与距振源距离、振动频率、围压之间的关系。试验结果表明:土体振幅随着距振源距离增大而减小,并以幂函数形式拟合振幅衰减曲线,效果良好;基于DIC技术的内部激振影响区能够直观、准确地表征出内部激振的影响区域和影响程度,振动频率的增加能够增大影响区域,围压的增加能够明显减小影响区域。     

太阳能板式换热器的脉动流相变传热特性

为了研究脉动流对太阳能板式换热器相变传热特性的影响,对太阳能光热板式换热器建立三流道模型,模拟脉动条件下流道内部流动相变传热过程。结果表明：脉动流动下,波纹流道内漩涡周期性形成和脱落,波纹凹角处流体与主流区流体的掺混增强。与稳态相比,脉动流场传热效果的强化程度随振幅和频率增大而增大。稳态流动气相在凹角和换热壁面上堆积,形成明显的气膜。脉动流动下,随着脉动振幅增大,脉动流场的气相体积先减小后增大,振幅为0.02时到达最小值,随着脉动频率的增加,气相体积的变化幅值开始减小,气相体积均值在逐渐增大。     

套管柱在钻井液-水泥浆耦合系统中振动特性的数值模拟

利用ANSYS Workbench数值模拟软件分析了油井环空内套管柱共振响应特性,研究了振动波在套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统中的传播规律。结果表明,套管柱共振频率随自身长度的增加而逐渐减小;套管柱底端振幅随频率、套管壁厚的增加而减小,随激振力的增大而增大;振动波衰减曲线分为快速衰减和缓速衰减两部分,振动波衰减速率随激振频率、套管壁厚的增加而逐渐减小,随激振力增加而加快;"强激振力+薄壁套管+低频"组合下共振效果明显,适合改善局部井段固井质量,而"弱激振力+厚壁套管+高频"组合振动波作用距离较远,适合提升长井段固井质量。     

管内振动壁面射流流场的数值模拟

采用动网格技术和k-ε两方程湍流模型,通过求解二维非定常不可压雷诺时均NavierStokes方程,对局部壁面振动的管内射流流场进行数值模拟,分析局部振动壁面的振幅和频率对流动的影响.结果表明,射流孔下游壁面静压随振幅、频率的增加而增加;射流孔附近静压在126°相位角降到最低.射流孔的平均流量随振幅的增加而减小,随频率的增加而增加;流量波动随振幅、频率的增加而增大,高频率对主流的影响更加明显.     

基于形状记忆合金被动减振的飞轮控制系统非线性振动分析

为减小飞轮控制系统工作时产生的振动影响,采用形状记忆合金被动减振方式构建飞轮控制系统及其动力学模型,对飞轮控制系统被动减振机理进行分析。研究结果表明:基于形状记忆合金被动减振的飞轮控制系统的振幅随着记忆合金弹簧-阻尼结构阻尼的增加而明显减小;在不同频率下,基于记忆合金弹簧-阻尼结构的被动减振飞轮控制系统模型的振动幅值要比非减振飞轮控制系统模型振动幅值降低明显,且具有较好振动衰减效果。     

喷油器入口燃油压力波动频率

为深入研究喷油器入口燃油压力波动的频率特征,建立了共轨液力系统线性模型,基于模型分析了喷油器入口燃油压力波动信号的频率,并对线性模型进行了实验验证。仿真和实验结果均表明喷油器入口燃油压力波动信号中包含多阶频率。由共轨液力系统线性模型仿真计算得到的波动频率与通过实验得到的喷油器入口燃油压力波动频率之差随着轨压的增大而增大,但轨压为130MPa时的最大差值不超过10%。压力波动信号中包含的各阶频率均随轨压的增大而增大。     

脉动流条件下圆柱绕流特性研究

该文数值研究了脉动流条件下圆柱绕流场特性,对涡量分布、升阻力系数、升力系数频谱特性等进行了分析。结果表明,脉动流作用会使圆柱尾涡剪切层变薄,提高脉动频率使尾涡长度变短、脱离加快,提高无量纲脉动振幅使主导涡的脱落速度降低,使旋涡生成区域更靠近圆柱表面;脉动频率与无量纲脉动振幅的增大使升、阻力系数的振幅均增大,而且与升力系数相比,阻力系数的振幅更大,变化更快;升力系数频谱图存在多个主频,包括旋涡脱落频率和相位叠加频率,其中旋涡脱落频率的振幅随着脉动频率的增加而减小,随着无量纲脉动振幅的增加而增加。     

基于Flowmaster的输水管道泄漏仿真模拟

输水管道泄漏事故时有发生,快速、准确地判断泄漏位置及泄漏量一直是研究的热点。运用Flowmaster仿真软件对输水管道泄漏过程进行模拟,研究了管内流体的瞬变特性,分析了有、无泄漏时,不同阀门关闭时间、泄漏孔大小、泄漏位置等参数对管道瞬变流动规律的影响。结果表明:入口流量以及阀门末端处压力受阀门关闭时间的影响较小;随着泄漏孔径的增大,上游流量和压力曲线的衰减速度逐渐加快,且峰值处二次突变幅值增大;泄漏位置受阀门距离的影响较大,距离越近,压力信号的幅值下降越迅速,衰减速度也会逐渐加快。该仿真结果可为瞬变流泄漏检测提供理论指导。     

静电激励纳米梁超谐共振电容控制

为研究静电激励纳米梁非线性振动的超谐共振控制问题,以Euler-Bernoulli梁为模型,提出一种非线性振动电容控制方法。纳米梁平行板电容器形成于纳米梁与平行极板间,其电容值随纳米梁的振动而变化,电容式传感器根据电容变化提取振动信号、产生控制电压。控制电压作为控制信号输入控制器控制纳米梁的非线性振动。应用多尺度法求得系统超谐共振的幅频响应方程,分析了振动方程解的稳定性,以及交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统振动稳定性及振幅的影响规律。应用数值分析方法得到纳米梁振动稳定性与纳米梁参数之间的关系,求得振动响应的稳定解。结果显示:当无量纲阻尼由0.017 5增大至0.020 3或是激励电压幅值减小至1.8 V时,最大振幅分别衰减40%和50%左右;增大阻尼和反馈增益参数能够削弱甚至消除纳米梁超谐振动的非线性特性。该研究结果为控制纳机电系统非线性振动提供了一种新的理论方法。     

不同风速下风力机叶片的振动特性研究

针对风力机叶片在正常工况下运行时受到周期性的气动力导致叶片发生振动,降低叶片使用寿命的情况,研究了风力机叶片在不同风速下的振动特性。选取不同风速条件下的5种工况 (风速范围为15~40 m/s),选用CFD方法对NREL PHASE VI叶片进行模拟计算,获取不同风速下的振型和振动位移曲线。结果表明：叶片的主要振型是挥舞和摆振,高阶叶片振型存在着弯曲和扭转组合的复杂变形;来流速度从15 m/s增大到40 m/s时,叶片吸力面的压力分布不均匀性不断提高,来流速度为40 m/s时最大压力差值约达到3 000 Pa;来流速度为15 m/s时振幅最小为0.525 4 mm,来流速度为40 m/s时振幅最大,为3.628 2 mm,约是最小振幅的6.9倍;5种工况的振动曲线均呈现衰减趋势,叶片趋于稳定振动;当来流风速越大时,由来流风所产生的气动力对叶片的作用力越大,叶片的振幅呈现增大的趋势。研究结果可为风力机设计提供参考。