基于虚拟样机技术的多自由度隔振系统动态响应特性研究

滚筒洗衣机属于典型的多自由度隔振系统,为提升其减振效果,运用虚拟样机技术方法实现隔振系统的动力学特性分析以及振幅、弹簧力、阻尼力等参数的优化。基于ANSYS和ADAMS建立振动系统的仿真模型,通过动力学分析平台ADAMS/Vibration求解不同激振频率下的幅值响应。LMS振动测试表明,耦合模型具有良好的可行性和较高的计算精度。基于灵敏度法分析弹簧刚度和阻尼系数对目标函数的响应效果,设计优化变量的样本数值,通过极值搜索得出满足最优减振条件的pareto最优解集,实现隔振系统关键参数的最优化设计。     

自行火炮行进间刚柔耦合多体系统动力学分析

为了研究自行火炮行进间炮口振动频率特性,建立了某自行火炮刚柔耦合多体系统动力学方程。考虑到身管柔性对炮口扰动的影响,在HyperMesh有限元软件中计算获得柔性身管约束模态并生成中性文件,利用ADAMS/ATV履带工具箱建立了该自行火炮刚柔耦合动力学模型。针对实际行驶工况,运用谐波叠加法编写路面谱程序并生成路面文件,对E、F、G级道路进行了模拟,获得了自行火炮在不同等级道路上以不同速度行驶时的炮口动态响应。利用快速傅里叶变换得到炮口角加速度功率谱密度曲线。通过分析对比,确定了柔性身管炮口在不同行驶工况下的振动频域范围。     

提升系统与井塔结构耦合振动分析的动态子结构法

文章基于ANSYS软件和ADAMS软件运用动态子结构法对井塔结构与提升机系统进行耦合振动分析,得出井塔结构与提升机系统的动力学响应,并与实际测量结果进行了对比,以检验动态子结构法在井塔结构与提升机系统耦合振动分析中的效果。首先,在ANSYS中建立井塔结构有限元模型,通过多步静力学分析得到井塔结构与提升系统耦合界面的等效刚度矩阵K;然后,建立提升机系统ADAMS模型,将井塔结构等效矩阵K以力的函数表达式作用于提升机系统上,计算得到提升机振动响应和提升机系统对井塔结构的作用力;最后,将ADAMS计算得到的作用力作用于井塔结构上,计算出井塔结构的动力学响应。计算结果表明文中方法的效果是比较理想的。     

内燃动车组柴油发电机组振动特性分析

建立了柴油发电机组六自由度数学模型,分析了机组的六阶振动模态,研究了机组的模态耦合特性;同时计算了柴油机组的激励,基于新型预测-校正积分法对机组振动响应进行了时域积分,得到了机组各阶自由度的振动响应,并采用旋转机械振动烈度的频域计算方法计算了机组的振动烈度,最后对机组隔振器悬挂刚度进行了优化.研究结果表明:机组的横摆、侧滚、摇头三阶模态因为模态耦合的缘故使得机组的横向振动过大;机组的纵移和点头模态虽然耦合在一起,但由于纵向不存在激励,机组纵向振动可以忽略不计;而机组的沉浮模态解耦度较高,单独参与了机组的垂向振动;机组隔振器优化后,机组的横向振动烈度由优化前的26.39mm/s降低至16.65mm/s,机组的振动得到了有效控制.     

偏心敏感部件整体式隔振系统建模与分析

在航空航天领域,往往采用整体式隔振(WBVI)系统保护敏感设备。敏感设备质量偏心的存在会改变隔振系统的动力学特性,引起线振动与角振动的耦合,不仅增加了隔振系统设计的难度,而且会影响敏感设备的性能和工作精度。本文根据Lagrange方程建立了偏心敏感部件整体式隔振系统的动力学模型,其刚度矩阵和阻尼矩阵的非零非对角线元素体现了不同方向振动的耦合;依据此模型对系统进行了模态分析、谐响分析和宽频随机响应分析,并研究了谐振频率、响应峰值及对应频率、随机响应均方根值与偏心之间的关系。结果表明偏心的存在改变了系统的动力学特性,引起了不同方向振动的相互耦合,对结构动力学特性和响应特性有着不可忽略的影响。     

连续梁桥跳车冲击下车桥耦合振动响应分析

为研究车辆在不同工况下发生跳车对变截面连续梁桥动力响应的影响,文章选用1/4车辆模型,采用D’Alembert原理建立车辆振动平衡方程;基于Euler-Bernoulli梁理论将变截面连续梁划分成多个微段并进行受力分析,建立桥梁振动平衡方程,采用模态坐标法考虑振型的正交性对方程进行简化,与车辆振动方程联立得到车桥耦合振动方程,最终理论推导出跳车冲击过程中的车桥耦合振动平衡方程;利用MATLAB自编程序求解车桥耦合振动方程,得出车桥耦合动力响应。研究表明：当跳车高度不断增加时,桥梁动力响应持续加重,位移最大值逐渐增加;当不同桥跨跨中发生跳车时,跳车跨位移响应最大,距离跳车跨越远,位移响应越小。     

齿轮箱振动预测分析及试验验证研究①

本文以某齿轮箱为研究对象,应用MASTA软件根据动力学理论完成对齿轮传动系统的建模,得到轴承处动态力并以此作为之后箱体的输入载荷,综合运用Pro/E、Hypermesh与Ansys软件建立齿轮箱箱体有限元模型,计算齿轮箱模态并调入Virtual Lab软件中基于模态叠加法最终得到固定转速下齿轮箱各点振动响应,经验证,与振动试验测量值相吻合。本文通过多软件联合计算仿真成功求解齿轮箱箱体振动响应,有助于预测整体系统振动噪声,为齿轮箱振动控制提供了理论依据。     

失速型风力发电机系统振动仿真分析

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的计算分析,并对风轮和塔架进行了有限元模态分析,建立风力机ADAMS柔性多体动力学仿真模型,并在MATLAB/Simulink环境下建立风力机传动链的数学模型,同时进行传动链系统的编程运算,充分考虑了气弹耦合特性以及传动系统的影响,最终实现在MATLAB/Simulink和ADAMS基础上对风力机系统振动性能的联合仿真.仿真数据同国际有名的风力机分析软件Bladed计算数据比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的振动特性.     

某织机中织枪运动装置的动力学分析

基于多色提花簇绒地毯织机织造过程中,织枪需准确地运动到指定位置后进行簇绒织造的要求,设计了龙门式机械手结构的运动装置,并在ANSYS中建立有限元模型,对所设计的运动装置进行静力学、模态和谐响应分析.针对实际工况,利用ADAMS软件进行刚柔耦合多体动力学分析,指出该运动装置动力学响应对织机织造精度的影响.结果表明:运动装置的振动、变形都满足许用要求,设计可靠、机构运动平稳且不会发生共振;织枪部分需增加平衡质量块以提高织机织造精度.     

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.     

4级行星齿轮箱振动噪声预估及修形效果分析

为研究修形前后多级行星齿轮箱在复杂激励作用下的振动噪声,以海洋平台升降齿轮箱为对象,建立了耦合4级行星轮系、轴承和箱体的齿轮箱有限元模型,分析了齿轮箱的振动模态;采用静动力接触有限元法求解了修形前后齿轮副的内部动态激励,在此基础上提出了考虑轮齿修形的齿轮箱振动噪声预估方法,利用模态叠加法分别计算了轮齿修形前后齿轮箱的振动响应,并采用声学边界元法对齿轮箱的辐射噪声进行预估。结果表明:修形后4级行星齿轮箱的振动噪声明显降低,对比振动噪声仿真与实测结果,两者吻合良好。     

船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.     

整体齿轮增速式离心压缩机振动耦合动力特性研究

以一台在役的六级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,基于转子动力学和齿轮动力学理论,建立了全自由度齿轮-轴承-转子耦合系统有限元模型。计算了考虑齿轮啮合接触的转子系统固有频率、模态振型和不平衡响应,得出了这种复杂轴系的模态特征与振动传递特性。在此基础上,研究了不同支撑型式下转子振动响应特性,并探讨了齿轮螺旋角对转子振动的影响。研究结果表明,耦合轴系的固有频率和不平衡响应峰值都有所增大;转子系统在可倾瓦轴承支撑下,无论过临界还是工作转速振动幅值均较低;当齿轮螺旋角为15°时,转子振动幅值最小。     

基于模态扩展的变速器箱体振动识别及辐射噪声优化

提出一种基于模态扩展技术的变速器箱体振动识别方法.以某变速器为例,应用有限元方法计算出变速器箱体的模态频率和特征向量,通过试验测得箱体在运行工况下部分点的振动加速度,将振动加速度映射到有限元模型上,得到各阶模态的参与因子,依据模态参与因子与特征向量识别箱体有限元模型中所有节点的振动加速度.研究表明,识别出的加速度值与实测值的最大平均残差为9.7%,基于模态扩展技术的箱体振动识别方法有效.最后根据识别的加速度计算变速器箱体辐射声功率,确定了3个辐射声功率较大的区域并进行优化,优化后的变速器箱体辐射声功率最大下降1.8dB.     

基于ADAMS的纵轴式掘进机模态分析

为了分析纵轴式掘进机的振动特性,利用ProE/ADAMS联合仿真方法建立了纵轴式掘进机整机多刚体动力学模型,采用ADAMS/vibration振动模块对掘进机整机进行模态分析,在PostProcessing中绘制各阶模态坐标图、二维和三维频响图,得到了前19阶整机动态响应特性和模态振型。分析表明,各阶模态下机器不会发生共振,但第6阶模态对模型振动影响较大,主要是机身带动回转台及履带机构振动;在0.8 Hz左右悬臂和伸缩油缸振动较明显,截割头、悬臂及伸缩油缸的振动在超过4.0 Hz后趋于稳定。在5.0 Hz左右,机身、回转油缸、履带振动明显。超过5.0 Hz以后,升降油缸以及履带机构的振动变得明显。所得结果为改进纵轴式掘进机设计、改善机器工作性能提供了依据。     

基于振动传递特性分析的快捷重载货车空载运行时的振动控制

针对快捷重载货运列车运行过程中运行不平顺、振动剧烈等问题,基于有限元模态分析和多体动力学刚柔耦合分析基本理论,利用Ansys和Simpack联合仿真分析方法,建立考虑转向架和车厢弹性的整车刚柔耦合动力学模型,模拟货车行驶过程,分析关键位置振动响应;利用时频分析和频响分析得出结构振动较大的原因,并通过理论分析找出结构优化的方法,设计新型轮对定位结构和调频质量阻尼器结构.结果表明:车厢和侧架的弹性共振是导致车辆系统振动剧烈的原因,新型轮对定位结构能够很好地抑制轮对和转向架的垂向和横向振动,车厢中部调频质量阻尼器的使用能够有效抑制车厢浮沉振动.因此,振动传递特性分析是研究车辆振动的有效手段,得出振动能量与激励和系统传递的相关性,本文提出的两种改进结构设计可为快捷重载货运列车的振动控制提供技术支持和应用参考.     

大型光机装置隔振地基的地脉动响应分析方法

大型光机装置隔振地基上的地脉动响应对装置的稳定性有重要影响。为了准确、快速地获得大型光机装置隔振地基的地脉动响应,建立了地脉动响应分析的频域方法。首先采用人工边界层方法模拟无限地基边界的影响,建立了神光装置隔振地基结构的有限元模型,并根据试验结果确定模型中岩土的材料参数及模型基础位置的地脉动载荷输入。再在频域空间基于模态叠加法进行基础随机激励的功率谱密度(power spectral density, PSD)分析,获得装置隔振地基上加速度PSD响应。最后将地基上的加速度响应计算结果与试验结果进行比较,计算PSD曲线与试验结果吻合良好,且均方根计算结果与试验结果的最大差别小于5%。计算与试验结果吻合较好验证了本文方法的正确性,相关方法为类似大型精密电子/光学装置厂房结构的隔振地基地脉动响应计算提供了理论基础。     

阶梯状来流中立管的涡激振动响应预报

将变参数受拉柔性梁的有限元模态分析与涡激振动预报结合在一起,建立了变参数柔性立管的横向涡激振动预报模型,考虑到海洋立管的模态信息与涡激振动响应高度耦合,为合理计算附加质量对模态信息的影响,模态分析与涡激振动响应预报迭代进行.其中,使用有限元方法对立管进行模态分析,考虑了质量、拉力、抗弯刚度沿立管轴向的变化;在此基础上,涡激振动响应计算在各个模态上分别进行.在出现多模态参与的情况时,比较各模态的振幅,对模态受力进行折减.与近期阶梯状来流作用下立管涡激振动实验结果的比较显示,本文模型是有效的.     

计及流固耦合的船体薄壁梁波浪载荷响应研究

计及流固耦合影响,本文提出了包括波浪载荷、模态分析和船体薄壁梁结构的波浪载荷响应的理论计算方法．用本文方法和相应计算程序计算了一条６ｍ 长钢质船模的固有频率、振型及弯扭耦合波激振动响应．模态分析结果同常规有限元计算作了比较．计算中还讨论了一些波浪参数的变化对波激振动响应的影响．     

某型包装机推手机构刚柔耦合系统动力学研究

高速状态下,柔性较小的零件作为纯刚体进行计算,其结果与实际情况有偏差.基于刚柔耦合系统动力学理论,采用有限元方法和模态综合叠加法,将刚度较小的零部件柔性化,建立某型包装机推手机构的刚柔耦合系统动力学模型.基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与ABAQUS中计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性.对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性长臂推手变形会引起一定的位置偏差,验证了在高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确.