轴承-转子系统中滚动球轴承的动力学相似设计

针对轴承-转子系统缩尺模型中轴承的动力学相似设计问题,基于量纲分析法和相似π定理,建立了轴承-转子系统中滚动球轴承模型的动力相似准则,获得了滚动球轴承模型与原型各动力参数的相似关系.在此基础上根据滚动球轴承刚度计算公式得出刚度与基本参数之间的相似关系,并进行了滚动球轴承接触变形和最小油膜厚度的数值验证.最后通过设计实例说明了所建立的相似关系在实际轴承-转子模型设计中的有效性和实用性.     

多轴段转子系统的畸变试验模型动力学相似设计

基于Riccati传递矩阵法和灵敏度分析,提出了一种多轴段转子-支承系统畸变试验模型的动力学相似设计方法.分析了转子固有特性的系统参数灵敏度,对原型系统进行动力学模化得到畸变模型,并进行必要的模型修正,然后对修正后的畸变模型进行缩尺设计得到最终试验模型.以设计某空压机高压转子的缩尺试验模型为例,通过对比原型和所设计缩尺试验模型的临界转速和固有特性,验证了所提试验模型动力学相似设计方法的有效性和实用性.     

基于动力相似的塔线体系试验模型设计及分析

以动力相似理论为基础,采用量纲分析法求得塔线体系试验模型与原型的相似关系,进而确定了相似比,设计了干字塔、酒杯塔和导线地线的试验模型.建立了塔线体系试验模型和原型的有限元计算模型,并进行了静力和动力分析.通过对相关参数的比较研究,验证了试验模型与原型的互推性以及相似关系的正确性,基于该模型的试验分析结果能够反映结构原型的动力特性和规律.该试验模型的设计过程可为其他同类试验模型的相似设计提供参考.     

薄壁圆锥壳畸变相似模型设计及几何区间确定方法

针对传统的相似模型设计方法、量纲分析法以及方程分析法在一些情况下使用的局限性,基于最小二乘法,通过过渡模型固有频率建立了薄壁圆锥壳的畸变相似关系式,并提出一种畸变模型适用区间确定的方法,基于模型与原型在固有特性相似(固有频率成比例映射关系,并且振型保持一致)时畸变模型尺寸适用区间的确定方法,利用多项式拟合,得到单一材料薄壁圆锥壳在不同阶次相似畸变模型几何结构适用区间的边界方程.最后通过试验验证,证明了推导畸变相似关系式的准确性,为薄壁圆锥壳结构试验模型动力学相似提供了理论依据.     

基于子结构模态综合法的重型牵引车优化设计

以某重型牵引车为研究对象,采用子结构建模法,建立了包含各悬挂部件和负载的缩减整车动力学仿真模型.分析了该模型的固有特性,并与传统建模方法建立的整车模型的固有特性结果进行对比,验证了该模型的正确性.利用子结构模态综合法,研究了整车的动力学响应,并与实车实验测试结果进行对比.结合六西格玛优化设计理论,对重型牵引车进行稳健性优化.结果表明:所提的动力学仿真模型能有效模拟整车的动力学特性;重型牵引车在满足设计寿命的前提下,系统的抗干扰能力得到了提升,并且实现了整车的轻量化.     

含轴电流损伤的球轴承动力学建模及特性分析

以风力发电机球轴承为研究对象，提出了凹坑形式的轴电流损伤模型，分析该损伤对轴承动力学特性的影响规律.利用半正弦和分段激励函数建立了一个含长度、宽度和深度的损伤模型，用于描述轴电流的不同损伤程度；建立了含轴电流损伤的轴承动力学模型，来研究损伤凹坑的大小和形状及外载荷对轴承的振动特性影响；通过轴承的接触分析，研究了轴电流损伤程度对轴承载荷分布的影响；将仿真结果和实验对比，验证了模型的正确性.研究结果表明：所提出的模型可以准确地描述由凹坑形式的轴电流损伤导致的冲击激励与周期性变化现象；随着轴电流损伤程度的增大，轴承的振动响应和接触力变大，系统趋于不稳定.     

大导程滚珠丝杠进给系统动力学建模研究

本文通过弹性力学中的赫兹接触理论,分析了进给系统动结合部（滑块副、丝杠螺母副、轴承副）的接触刚度。考虑了丝杠的柔性并利用达朗贝尔原理,建立了进给系统的集中参数动力学模型。根据动力学模型,利用MATLAB工具进行了仿真分析,并利用比利时LMS公司提供的Test.Lab振动噪声测试模块对机床进给系统进行了实验验证。实验分析验证了理论分析的正确性。该建模方法较为准确地预测大导程滚珠丝杠副进给系统的动力学特性,为主动设计进给系统提供了理论依据。     

基于相似理论的锂电池三维电化学跨尺度建模

从抛物线型偏微分方程基本形式出发,利用量纲为一分析法推导了抛物线型偏微分方程的相似准则,并推广得到电化学过程的相似准则,从而确定原型与模型之间的电化学过程参数相似关系.利用Comsol Multiphysics软件进行了锂离子电池单元电化学过程的有限元建模与计算,验证了所建立相似准则和相似关系的正确性.模型验证结果表明电化学有限元建模方法能实现锂离子电池三维电化学过程的一致模拟,同时,高倍率充放电工况下电池内部不均匀性加剧,导致传统的通用准二维模型预测结果具有较大误差.因此,在电池单体设计及系统集成与管理过程中,有必要对基于准二维模型的状态估计算法进行修正,以避免电池局部过充过放而导致安全隐患.     

基于动力学缩比和传递矩阵法的水平井基频求解方法

为提升振动固井技术的应用效果和固井效率,提出一种水平井套管柱基频的求解方法。基于动力学相似理论推导获得水平井套管柱基频的相似比,通过传递矩阵数值求解方法进行试验模型的基频计算,并通过试验对该方法进行正确性验证分析;依据基频相似比,结合传递矩阵计算方法实现原型水平井的基频计算。结果表明：通过传递矩阵法,能够对水平井缩比模型基频进行求解,计算结果与缩比模型振动试验结果吻合较好,计算与试验误差小于10%;随着离散质量点数增加,求解精度大幅度增加,误差从114%、89.9%、44.1%缩小至2.3%;成熟的动力学相似理论与经过验证的传递矩阵法相结合,无需实体模型即可实现对原型井基频的求解,通过该方法可缩短技术周期,降低成本。     

岸桥结构振动台-模型试验与原型对比的研究

基于振动台试验,研究缩尺模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应.对缩尺模型进行地震模拟试验,采用Abaqus分别对原型和试验模型进行有限元建模并进行地震响应分析.研究分析原型结构的计算值与由振动台-模型试验实测值按相似比尺推导出的原型地震响应值,通过原型与试验缩尺模型的频率、结构关键测点的加速度、位移、应力等的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性.研究结果表明,振动台-模型试验可以真实地反映岸桥原型结构的地震响应,可为大型起重机结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考.     

MSMA直线驱动器的数学模型及控制系统

针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方案,在分析了其工作原理的基础上,建立了系统的动力学模型,并进行了分析计算;给出了MSMA驱动器的样机和实验结果,实验结果表明:模型的正确性和实用性,为MSMA材料在智能系统中的应用提供了理论和实验基础。     

仿真技术在减速器设计中的应用

从齿轮传动的基本原理出发,系统地分析了齿轮传动系统的动力学模型,提出了基于齿轮副接触算法的动力学仿真模型.利用仿真软件建立了减速器虚拟样机模型,综合考虑了多种影响因素.计算结果很好地反应了实际的齿轮啮合接触行为,所使用的仿真方法及得到的分析结果对减速器的工程设计及性能校核具有参考价值和指导意义.     

土工离心模型试验中动力破坏模拟能力分析

 针对土工离心模型试验中模型与原型在动力响应、动力破坏模拟方面的相似程度,研究了不同层次的相似比尺要求下模型结构材料的选择与设计方法;对所研制的4种不同桩径的抗滑桩缩尺模型,通过离心模型试验分析了缩尺模型在不同承载力条件下动力破坏模拟的规律及破坏特点。结果表明,小桩径抗滑桩在静力条件下因承载力不足而开裂,在动力作用下可导致桩底截面裂缝贯通;较大桩径抗滑桩在静力条件下稳定,但在动力作用下可发生开裂破坏;大桩径抗滑桩在静力和动力条件下均未发生开裂,表明其具有足够的静动抗弯能力,但在高水位时大桩径抗滑桩在动力作用下可发生断裂破坏。由于研制的缩尺模型严格满足原型的相似比尺要求,因此模型试验结果能够反映原型抗滑桩的破坏机理。     

LCL型CPT系统的参数设计方法及频率特性分析

针对 LCL 型电场耦合无线电能传输（capacitive power transfer,CPT）系统现有的参数设计方法运算复杂且计算量大、系统不能运行在软切换状态的问题,提出了一种基于阻抗变换原理的参数设计方法。在此基础上采用频闪映射建模方法和周期不动点理论,求解了使得系统处于零电流切换（zero current switching,ZCS）的软开关频率。分析了耦合机构的等效电容以及负载阻值的变化对 ZCS 频率造成的影响,给出了软开关运行条件下耦合电容和负载的可变化范围。通过仿真与实验验证了系统参数设计方法和软开关频率的准确性,实验样机整体传输效率可达87％。     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造型模化相似技术,在叶片造型设计上突破了几何相似的限制,通过三维积叠造型的设计方法保证了高低速压气机气动参数的相似性.研究为轴流压气机低速模化设计的叶片造型提供了可以借鉴的方法.     

时变采样周期网络控制系统混合H2/H∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。