周期波纹夹芯结构动力学解析建模及振动特性分析

本文基于动刚度方法建立了一种周期波纹夹芯结构的动力学解析模型。该模型将耦合结构解耦为若干开口圆柱壳和矩形板,并基于Kirchhoff薄板理论和Flügge薄壳理论推导了对边简支条件下子结构的动刚度矩阵。根据耦合边界处的位移连续性条件和力平衡条件,得到了子结构的坐标转换矩阵,并采用类似于有限元的思想组装了周期结构的全局动刚度矩阵。基于组装的全局动刚度矩阵,计算了三种类型周期波纹夹芯结构的振动特性,并将计算结果与有限元软件ANSYS仿真数据进行对比。研究结果表明,本文建立的解析模型能够在较少的自由度下获得准确的计算结果。此外,还探究了不同夹芯类型和几何参数对周期波纹夹芯结构振动特性的影响。

车用高速机电复合传动系统固有振动特性及共振转速研究

车用高速机电复合传动系统(Electro-Mechanical Transmission,EMT)结构高紧凑、零部件高转速,导致系统机电耦合效应显著,易产生共振。针对串联式EMT系统进行机电耦合固有振动特性分析,推导系统的机电耦合固有振动模型,研究其固有频率及模态振型,基于各阶模态的振型特点,总结系统的6种典型振动模式。研究高速运行工况和机电磁耦合效应对系统固有频率和模态振型的影响,并基于坎贝尔图和模态能量法研究宽速域运行范围内系统的共振转速。研究结果表明,机电磁耦合效应改变了系统的低频振动特性,高速运行工况可显著改变系统的某些固有频率,在动力学建模中应对二者进行充分考虑,共振转速研究为系统动力学调控和优化提供了参考。

玉米免耕播种机振动特性分析与优化

玉米免耕播种机在作业时会产生振动,影响播种机的工作效率和生产质量,故对其振动特性进行分析和优化非常重要。为此,对玉米免耕播种机振动特性进行了分析与优化。首先,通过试验测试和有限元模拟确定了播种机的振动特性,包括自然频率、振型等;然后,针对振动特性中存在的问题,采用了多种优化方法(如结构优化、材料优化等),以改善播种机的振动性能;最后,通过试验和仿真模拟验证了优化后的播种机性能。研究结果表明:通过优化设计,可以有效地降低播种机的振动幅值,提高工作效率和生产质量。

磁浮飞行风洞动模型系统振动特性仿真研究

磁浮飞行风洞是一种将真空管道高速磁浮技术与动模型试验原理相结合的新概念空气动力试验设施。试验模型在试验过程中由于受到气动载荷、惯性载荷和轨道不平顺的联合作用,会发生系统振动和姿态改变。利用动力学软件建立动模型系统的多体刚柔耦合动力学模型,通过仿真计算了系统模态演变及动力学响应情况。结果表明:动模型在起飞时刻会发生剧烈振动和姿态改变;当运行速度为0.4马赫数时,轨道不平顺激扰频率会与动模型系统固有频率耦合引起系统共振,导致悬浮高度发生较大幅度的谐波振荡,共振频率为7.4 Hz,振荡幅度为8.9 mm;动模型俯仰姿态角随试验马赫数的增大而增大,当试验马赫数为0.5时,试验模型最大俯仰角约为2.25°。研究结果对于磁浮飞行风洞相关系统的设计与发展动模型试验技术具有参考意义。

电梯关键部件振动特性与故障预警方法

随着城市化进程的加快,电梯作为现代建筑中的重要交通工具,其安全性和可靠性日益受到关注。围绕电梯关键部件的振动特性与故障预警方法展开讨论,通过选择合适的实验电梯和合理的实验环境设置,采集了丰富的振动数据。研究深入分析了振动信号的时域和频域特征,揭示了电梯在不同工况下的振动响应规律,旨在通过深入分析电梯关键部件的振动信号特征,建立一种有效的故障诊断模型,为电梯的安全运行提供技术支撑。

农业拖拉机田间作业振动特性及减振优化研究

农业拖拉机田间频繁振动会加速拖拉机各机械部件的磨损,影响拖拉机的操控性,增加操作难度,对操作员健康、设备寿命、作业质量、安全性、能源消耗和环境均存在显著的危害。该文通过对不同田间条件下拖拉机的振动数据进行采集和分析,评估拖拉机在不同速度、负载和路面条件下的振动响应。试验采用多种传感器和数据采集系统,对拖拉机的振动频率、振幅和方向进行全面监测。试验结果表明,拖拉机的振动特性显著受路面条件和操作参数的影响,尤其是在崎岖不平的田地中振动幅度较大。研究结果为优化拖拉机设计和改进田间操作提供了重要参考,旨在通过减振措施提升拖拉机的工作性能和操作舒适度,最终推动农业机械化的发展。

不平衡磁拉力作用下无刷双馈电机的转子振动特性研究

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转子系统的振动微分方程组,并对其自由振动响应进行了计算。以某型号无刷双馈电机的样机尺寸为例,分析气隙动偏心状态下电机气隙长度、转子材料及几何尺寸等对电机振动特性的影响,并利用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行分析,结果表明:当转子动偏心率较小时,利用该转子系统的振动微分方程组计算出的解析解与数值计算结果吻合较好,转子的一阶振幅误差仅为0.2%,二阶振幅误差为2%,具有较高的精度且计算较为简便,为电机的高可靠运行提供理论支撑。

谐波电流激励下电驱动系统振动特性及主动控制策略研究

为研究谐波电流激励下电驱动系统机电耦合振动特性及主动减振控制策略,以某电动汽车电驱动系统为研究对象,综合考虑电机本体结构特性、磁饱和特性、齿轮时变啮合刚度、啮合误差等非线性因素,建立了电驱动系统机电耦合动力学模型,研究了不同谐波电流激励下电驱动系统机电耦合振动特性。在此基础上,提出了基于谐波电流注入的电驱动系统主动减振控制策略,并通过离线辨识最优谐波电流参数。仿真结果表明:电磁激励与非线性机械激励耦合效应导致电磁转矩波动和相电流波形畸变,谐波电流激励加剧电机电磁转矩和齿轮传动系统振动幅值;基于谐波电流注入的电驱动系统主动减振控制策略作用下电机转矩波动及齿轮副动态啮合力6f_(e)、12f_(e)谐波分量幅值明显降低。

基于传递矩阵法的指向式旋转导向工具主轴振动特性

指向式旋转导向工具应用于井眼轨迹控制时,其主轴的动力学特性将直接影响到井眼轨迹控制效果及作业安全,而在钻进工况下,工具钻压传递机构在主轴上的位置对主轴的动力学特性起着重要的作用。因此,为了分析钻压传递机构的位置对主轴动力学特性的影响,利用多体系统传递矩阵法建立了指向式旋转导向工具外壳-轴承-主轴系统的动力学模型。通过推导主轴上任意节点的几何和力学方程,该研究能够评估钻压传递机构的位置对主轴动态性能的影响规律。结合实例运算分析了钻压传递机构的安装位置对主轴固有频率和振型的影响,探讨了工具造斜时,钻压传递机构安装位置对主轴动态位移的影响。结果表明,随着钻压传递机构安装位置距离钻头越远,主轴固有频率和动态位移均增大,因此在满足工作要求下,推荐钻压传递机构安装位置尽可能靠近钻头端。为验证基于传递矩阵法建立的主轴动力学模型的正确性以及钻压传递装置安装位置对主轴动态位移影响规律,在指向式旋转导向工具试验台架上进行了钻进工况下主轴测点偏移量测试试验,结果表明,试验测得的数据与理论计算的数据基本吻合,误差最大仅为6.47%。

考虑摩擦力作用的局部缺陷角接触球轴承振动特性研究

为了更详细地描述含局部缺陷角接触球轴承(ACBB)在实际运行时的动力学行为,提出了考虑弹流润滑(EHL)影响的ACBB综合刚度模型,同时将考虑自旋运动的油膜厚度与接触变形相结合,并且引入滑动摩擦力,建立了含局部缺陷的ACBB动力学模型,分析了滑动摩擦力以及不同参数与轴承动力学响应的关系.结果表明:考虑自旋时,最小油膜厚度有所减小,油膜刚度增大,会使轴承的总接触变形和摩擦力略有增大;考虑摩擦力影响时,轴承故障特征频率幅值增大;随着缺陷尺寸和载荷的增大,轴承故障特征频率不变,幅值增大;主轴转速增大,轴承故障特征频率增大,幅值变化.

复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性研究

以一阶剪切变形理论为基础,采用谱几何法对不同边界条件下复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性分析模型进行构建,其中采用人工虚拟弹簧技术模拟耦合结构的边界条件。根据耦合处的连接关系,通过布置耦合弹簧模拟器对子结构之间的耦合关系进行模拟。应用哈密顿原理对复合材料双层球壳与环板耦合结构的特征方程进行推导,对耦合结构的固有特性和稳态响应进行求解。将所得结果与有限元结果进行对比,验证了计算的正确性。分析了几何参数、材料参数对复合材料双层球壳与环板耦合结构振动响应的影响。

考虑内、外圈复合故障的角接触球轴承振动特性研究

为描述考虑内、外圈复合故障角接触球轴承的振动特性,建立了角接触球轴承内、外圈复合故障时变位移激励模型;基于非线性Hertz接触理论,建立了角接触球轴承时变刚度模型;提出了考虑内、外圈复合故障的角接触球轴承动力学计算方法,研究了不同参数和工况条件下复合故障轴承的振动响应规律。研究结果表明:随着故障尺寸和轴承载荷的增大,复合故障轴承的振动特征频率不变,但其幅值增大;随着轴承转速的增大,复合故障轴承的振动特征频率及其幅值均增大;故障位置的变化将对复合故障轴承的振动特征产生很大影响,故障处越接近承载区,轴承的负载越大,振动特征越明显。

预留核心土法隧道爆破围岩损伤与振动特性研究

目的 研究预留核心土法爆破开挖影响下的山岭隧道围岩损伤与振动特性,为爆破参数优化以及隧道加固设计提供理论参考。方法 依托新疆阿克特蒲2号左洞隧道工程,借助ANSYS/LSDYNA软件建立隧道爆破开挖数值模型,基于现场实际开挖轮廓和振速监测数据验证数值模型的合理性,进而分析围岩累积损伤特性、振速分布和振速衰减规律。结果 爆破结束后,隧道轮廓平整,预留核心土上部损伤严重;隧道拱顶y方向、拱肩z方向及拱脚x方向的振速最大;距离掌子面越近,采用萨道夫斯基经验公式预测的振速结果误差越大。结论 为保证结构稳定性,在下次爆破施工前可以通过减少掏槽孔、辅助孔的装药量或者调整其孔网参数来减小爆炸荷载,沿最大振速方向进行重点加固;采用萨道夫斯基经验公式预测距离掌子面10 m内的振速时,避免仅用z方向距离近似为爆心距大小,应同时考虑三个方向的距离。

电液3-UPS/S并联稳定平台参数振动特性分析

针对电液3-UPS/S并联稳定平台驱动液压缸的压力脉动所产生的参数振动,建立了稳定平台的参数振动方程并利用多尺度法求解了主共振响应与组合共振响应的一次近似解;分析了主共振与组合共振响应特性以及振动幅值在初始工作空间内的变化规律,最后采用四阶龙格库塔法与模态试验对参数振动模型进行验证。结果表明:数值解与理论解之间的最大误差为4.20%,固有频率理论值与试验值之间的最大误差为4.66%,可验证参数振动模型的正确性。

基于流固耦合共轨高压油管振动特性研究

为了研究流固耦合作用下共轨系统高压油管的振动特性,建立了高压油管的有限元模型。首先根据输液管道动力学方程,利用ANSYS软件分析管道附加流体质量下的湿模态特性;然后以均方根(root-mean-square)量化时程内的振动能量,研究流固耦合作用下管道不同弯头的振动响应,不同燃油脉动率、压力及激励频率对管道流致振动的影响,最后对比了共振频率下管道增设管夹前后的振动特性。结果表明:流固耦合下管道固有频率下降,在高阶模态下降率较明显,附加质量系数超0.13;不同弯头振动差异较大;振动能量与燃油脉动率呈正相关,与压力大小并无直接关系;接近自振频率下管道发生共振,振幅会急剧增大至超标;并且增设管夹后共振现象消失,振动能量下降率超90%。

旋挖钻机钻杆振动特性研究

为了研究旋挖钻机进行岩石钻进时钻杆的受迫振动情况,采用LS-DYNA软件求解了钻杆的三向动载荷,在ANSYS软件中进行了4节杆全伸出时钻杆的受迫振动分析,并对仿真分析结果进行了试验验证。结果表明:岩石钻进时,旋挖钻机钻杆所受三向动载荷中的轴向动载荷最大,且呈周期性变化;钻杆振动以横向振动为主,长期的振动使得钻杆加压接触面磨损,导致钻杆因受力状况恶化而损坏。根据分析结果,提出了钻杆结构设计建议。

兆瓦级高速永磁同步电机偏心状态下电机性能及转子振动特性分析

在电机运行过程中,气隙偏心是一种常见的故障状态,会危害到电机的安全可靠运行,而该问题在大容量高速永磁同步电机中更为严重。因此,本文以一台兆瓦级高速永磁同步电动机为例,研究了气隙偏心对电机电磁性能以及其引发的不平衡磁拉力对转子振动特性的影响。首先,推导了静、动以及混合偏心状态下的不平衡磁拉力表达式。然后,建立了各偏心状态下的电机有限元模型,定量分析了不同偏心程度所引发的不平衡磁拉力变化情况。在此基础上,计算了电机转子系统的动力响应,详细讨论了各种偏心对转子系统轴心轨迹和电磁性能的影响。结果表明,不同偏心状态下不平衡磁拉力存在明显差异,在混合偏心时动偏心会削弱静偏心对转子振动的影响,偏心将增加气隙磁密的偶次谐波且增大转矩脉动。

管路结构参数对液压管路振动特性的影响研究

为探究液压管路的结构参数对其振动特性的影响,建立了不同几何结构参数液压管路有限元模型,基于流固耦合研究了不同结构材料、不同弯曲半径以及不同弯曲内角对液压管路振动特性的影响。研究发现,在液压管路结构一定情况下,钛合金Ti-3Al-2.5V的固有频率最小,不锈钢1Cr18Ni9Ti的变形量最小;在固定液压管路总长的情况下,弯曲半径的增加会提升固有频率并会降低变形量,弯曲内角的增加会减小固有频率但会降低变形量;在固定直管段长度的情况下,弯曲半径的增加会导致固有频率减小并导致变形量增加,弯曲内角的增加会导致固有频率减小但会降低变形量。

任意边界条件下输流管道振动特性分析

[目的]旨在开展船舶输流管道在任意边界条件下的振动噪声预报。[方法]基于直管十四方程流固耦合模型,使用阻抗综合法建立空间管路动力学模型,并采用人工弹簧的方法在阻抗矩阵中实现任意边界条件。对空间管路固有频率进行有限元验证,并针对弹性边界刚度对管路固有频率的影响规律开展研究。最后,开展实验室中空管和充水两种状态下管路传递函数计算试验的验证分析。[结果]结果显示,所提空间管路计算方法正确,可模拟实际工程中管路弹性安装边界;任意边界中扭转刚度的影响比剪力刚度的影响更为灵敏。[结论]所提计算方法和研究结果可为管路系统声学设计提供参考。

推力轴承隔振结构优化及振动特性试验研究

[目的]针对推力轴承隔振结构设计中侧向接触带来的能量泄露问题,开展隔振结构改进优化和振动特性的试验研究。[方法]首先,从隔振结构承载和振动传递角度对侧向接触问题进行机理研究和关键参数分析,提出推力轴承隔振结构的改进设计思路;然后,设计变载荷质量-刚度系统激振试验台,研究和分析改进的隔振结构对振动传递特性的改善以及隔振推力轴承应用后轴系纵向振动控制的效果。[结果]结果表明,所提双弹簧、双直线滚动轴承对称布置方案明显改善了隔振结构侧向接触阻尼问题,改进后的隔振结构振动特性曲线基本接近于纯弹簧的相应曲线。[结论]研究提出的隔振结构优化设计思路可为隔振推力轴承优化改进设计提供重要参考。