考虑表面效应的纳米圆形薄板振动

基于Gurtin的表面弹性理论考虑表面弹性和残余表面应力,建立周边固支的轴对称纳米圆板的振动微分方程。研究残余表面应力对纳米板振动频率和主振型的影响。结果表明:前四阶固有频率分别随着残余表面应力参数的增大而减小;但残余表面应力对一阶固有频率和主振型影响最大,随着振动阶数的增大,残余表面应力对固有频率和主振型的影响逐渐减小;同时对于一阶固有频率,板的厚度越薄或者板的半径越大,受残余表面应力的影响越大。     

大型立式电动机机座有限元模态仿真

应用三维建模系统建立某立式电动机机座的三维模型,根据电动机电磁耦合理论和电动机的实际工作情况,确定模型的载荷和约束。应用Msc.Nastran有限元仿真系统,对该立式电动机机座进行有限元模态仿真,获得前3阶固有频率及其振型等仿真参数,同时,对比分析不同地脚螺栓约束对机座固有频率的影响,揭示电动机振动与机座固定约束之间存在的关系,分析机座变形与应力的分布规律,确定机座在前3阶固有模态振动下的主要危险部位。研究结果表明:机座及其固定螺栓承受最大应力,是最危险的零部件;增强机座固定约束,可改善电动机的振动状况。研究结果可为立式电动机的结构设计与减振降噪提供理论依据。     

部分浸入水中弹性支承Timoshenko梁动力特性

研究了部分浸入流体中自由端具有集中质量块的等截面弹性支承Timoshenko悬臂梁横向振动的固有频率和振型特征.考虑梁横截面转动和剪切变形以及集中质量块引起轴向压力的影响,建立了支承处弹性水平位移约束和转动约束耦合情形下悬臂梁横向自由振动的数学模型.由于集中质量块的惯性力和惯性矩,此模型的边界条件与振动频率相关.推导了Timoshenko梁的频率方程和振动模态的广义正交条件.数值研究了集中质量块质量、转动惯量、质心距以及弹簧刚度系数等参数对Timoshenko悬臂梁固有频率的影响.数值结果表明：由于横截面转动和剪切变形效应的影响,相比于Euler-Bernoulli梁模型,Timoshenko梁的固有频率减小,对高阶频率的影响尤为显著;弹簧刚度耦合项的增大将减小梁的固有频率;轴向力的增加将减小梁的低阶固有频率,但对高阶固有频率的影响不大.     

不同约束条件下瞬态流动对输流管道动力学的影响

应用有限元软件ANSYS对不同约束条件下的输流管道进行瞬态流固耦合动力学分析和模态分析,得到输流管道在不同约束条件下管壁特征点的位移图和计算迭代曲线以及管道的固有频率,分析不同约束条件下瞬态流动对输流管道动力学的影响.结果表明,通过改变管道的约束方式可以减小管壁位移和应力,管壁的最大位移和最大应力以及特征点的位移和加速度的绝对值有关,考虑流固耦合会使管道的固有频率降低.     

修磨机格里森弧齿锥齿轮有/无接触模态分析

磨头是磨床的核心部件,其壳体及轴承、齿轮等内部零件的工作状态受坯料表面冲击的影响很大。为了保证磨头保持稳定的工作状态,必须考虑内部齿轮接触冲击和外部冲击的影响。首先确定了螺旋锥齿轮的主要参数,建立了弧齿锥齿轮的二维模和三维模型,并根据一定的规则对模型进行了简化。最后,得到了弧齿锥齿轮振动模态和固有频率的前10阶自由模态,并得到了前6阶接触模态的振型和固有频率,分析了有接触和无接触两种情形下对齿轮模态的影响。结果表明,接触模态的固有频率比自由模态略有提高,且各阶振型相似。弧齿锥齿轮的应力和变形主要集中在接触区域,其次是齿根区域的压缩侧和张紧侧,最大应力发生在较小齿轮啮合开始进入齿根时刻。     

基于Ansys Workbench的CJ190Z4机床主轴实验模型振动力学分析

目的研究CJ190Z4机床主轴模型机壳和主轴的动静态特性,得到主轴前6阶固有频率,振型和变形应力等,确定主轴前端及中端位移-频率关系和相位角-频率关系.方法利用Solidworks建立了CJ190Z4机床主轴模型的三维实体模型,将实验模型分为主轴和机壳两个子单元,运用Ansys Workbench有限元分析软件,对CJ190Z4机床主轴系统进行静力和动态分析,在此基础上进行谐响应分析,通过实测得到实验模型的刚体振动模态.结果不同温度下的主轴的固有频率不同,20℃下的前3阶固有频率分别为151.1 Hz,1 152.9 Hz,2 157.3 Hz,机壳单元的固有频率最小为255.15 Hz.主轴的1阶临界转速n=69 066 r/min,远大于主轴的最高工作转速3 000 r/min,主轴能有效地避免共振发生,保证了主轴的加工精度.主轴最大位移量是4.1μm,最大应力是19.5 MPa.固有频率随温度升高而降低.结论提高主轴的刚度和阻尼,可以有效减小振动变形,避免共振现象的发生;提高机壳单元的1阶固有频率或加设阻尼抑制机壳单元1阶共振,应加强机壳单元基础板的抗弯刚度.     

单腔扩张式消声器的模态分析及结构改进

消声器作为摩托车的一部分,以DY90摩托车消声器为例,利用ANSYS软件建立了消声器的有限元模型,并进行了模态分析,得到了消声器的前十阶固有频率和振动特征,比较了不同壁厚条件下消声器固有频率和变形的变化特征.     

基于Simulation的PLPG型全自动盘辊式细碎设备辊子心轴的模态分析

基于Solid Works Simulation软件对新型细碎设备辊子心轴进行模态分析,获得了前5阶的固有频率和前5阶振型.分析结果表明,物料与辊皮相互作用产生的冲击载荷对其影响较大,可能引发共振,因此采取一定的措施使振动频率远离心轴的固有频率.为细碎设备锥辊的进一步改进提供了一定的参考.     

抽油机支架的有限元动态性能分析

应用有限单元法对电动机换向抽油机支架进行了动态特性分析,建立了支架模态的有限元分析模型,计算并分析了抽油机支架一阶到九阶模态的固有频率和振型,并进一步对支架结构尺寸改变引起模态变化的情况作了分析.结果表明:所研究的抽油机支架的各阶模态频率偏低,且各阶模态均影响支架的整体稳定性,进而指出可以通过改变支架结构尺寸或结构优化方法来提高支架的固有频率.     

基于ANSYS的磁轴承飞轮转子的模态分析

探讨磁轴承飞轮转子的动力学特性.在ANSYS9.0中建立了磁轴承飞轮转子的三维实体有限元模型,利用Block Lanczos法提取了前20阶振型、位移和固有频率.在一种在无外力,轴承约束下,分析转子的振型、位移和固有频率;在无轴承约束下转子的振型、位移和固有频率,进而讨论两种方式下产生转子的振型、位移、固有频率的差异.研究结果表明,在不同的约束下这些特征参数和形态发生着显著的变化,对轴系一体化设计以及轴系振动控制有一定的指导意义.     

新型纳米三坐标测量机结构的动态特性分析

主要分析了新型纳米三坐标测量机主体结构的动态特性,包括结构的振动特性以及结构的振动响应,其目的是为分析和评定纳米测量机的动态精度做准备．通过建立振动模型并利用ANSYS对此结构进行模态分析以及谐响应分析,从而得到此结构的固有频率、振型以及在纳米电机的激励下结构的位移、应力,同时对龙门式和拱形式测量机结构进行了动态分析与对比,从而证明了这种新型四面对称式桥架在保证纳米三坐标动态测量精度上的优越性．     

水平井完井管柱振动特性实验研究

为探索气体作用下完井管柱振动响应机理，开展了水平井完井管柱在开井工况下振动相似实验。实验采用PE管模拟完井管柱油管，采用透明的亚克力管模拟完井套管，并采用Froude相似准则进行尺寸缩放；基于应变片测试技术采集气体作用下完井管柱油管在水平和垂直方向的振动，并采用模态分析法分析了管柱应变、位移响应及振动模态。通过有限元分析管柱固有频率并与实验振动频率对比发现，管柱振动频率接近三阶固有频率，且会发生共振；实验管柱系统在弯曲段响应应力、位移量较大，振动较为剧烈；管柱在水平方向与垂直方向振动频率与模态一致，水平方向振动剧烈。     

叶轮转子-轴承-干气密封系统模态分析及谐响应分析

以“叶轮转子-轴承-干气密封”系统的动态特性为研究对象,利用软件ANSYS建立有限元模型,对系统进行满载条件下模态分析, 得到该系统各阶固有频率和振型,对该系统进行空载条件下模态分析.对比上述两种固有频率发现:工况下干气密封系统及叶轮转子所受的力降低了系统固有频率.以系统不平衡量为体载荷,通过谐响应分析方法得到系统的稳态不平衡响应曲线.     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

基于Workbench的液压联轴器振动研究

液压联轴器在工作过程中通过内轴和外套的接触碰撞传递扭矩,从而可能产生共振等现象。为此,针对液压联轴器内轴与外套的碰撞进行振动研究。首先利用UG软件对某型号液压联轴器进行三维建模;然后将其导入Workbench进行模态分析,得到前6阶模态振型和固有频率;最后基于模态叠加法下对液压联轴器的内轴和外套分别进行谐响应分析。结果表明:液压联轴器内轴在低频率下出现共振,而外套在高频率下出现共振。     

井下工具系统固液耦合动力特性研究

用有限元法推导了普通井下生产管柱的固液耦合振动方程,计算出管柱的固有频率,并与数值计算方法进行对比.对井下管柱系统进行有限元谐响应分析,根据实测的潜油电泵振动数据,结合谐响应激励载荷,进行动力学分析,计算出管柱稳定工作时的动载荷频率范围.结果表明,额定功率下潜油泵的振动以及原油的流动速度均不会对井下工具系统产生明显的振动影响.     

基于Workbench的流固耦合作用下三通管振动特性分析

使用ANSYS Workbench软件,对流固耦合作用下的三通管振动特性进行分析。首先应用Solidworks和ANSYS Workbench对结构进行几何建模,再利用CFX模块对流场进行计算,将得出的结果以荷载的形式导入Workbench进行流固耦合状态下的模态分析。计算研究三通管在双进单出和单进双出情况下的入水口流速、入水口压强和管壁厚度对固有频率的影响。结果表明,双进单出三通管的固有频率比单进双出三通管的固有频率略大,两种不同流体流动方式三通管的前六阶振型都主要是整体梁变形;管道的固有频率会随着入水口压强和流速的增加而增加;随着壁厚的增加,前三阶固有频率有所降低,第4～6阶固有频率则先升后降;在入水口压强、入水口流速和壁厚等条件相同的情况下,双进单出三通管的固有频率比单进双出三通管的固有频率略大。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

Ｖ形河谷中土石坝垂直振动的近似解析

假设坝体的剪切模量随深度呈指数变化，运用三维剪切楔理论，导出了土石坝垂直振动的控制微分方程，采用分离变量和伽辽金逼近法求得了计算土石坝垂直振动前三阶振型自频率的代数公式；然后应用反应谱技术，获得了相应的估计土石坝垂直地震反应的最大位移、最大速度、最大加速度以及最大应力的计算公式。     

基于有限元的铝合金预拉伸板振动时效仿真分析

为消除铝合金预拉伸板中的残余应力,采用弹塑性有限元法对振动时效消除残余应力进行数值模拟.研究振动时效工艺参数对残余应力消除的影响,结果表明只有铝合金预拉伸板产生一定的塑性变形振动时效才能有效消除残余应力;对于共振时效,激振产生的较大振幅能更有效消除残余应力;激振时间对激振效果影响不大.