水基高速开关阀动静态特性研究

为了研究水基高速开关阀的动静态特性,以一款水基高速开关阀电磁铁为研究对象。阐述其结构及工作原理,在Ansoft Maxwell软件中搭建电磁铁仿真模型;通过研究平面形磁极和锥面形磁极的稳态电磁力的大小,得到该水基高速开关阀电磁铁更适合采用平面形磁极,且得到稳态电磁力与半锥角θ之间的关系;加入隔磁环对环路磁通进行优化,并分析隔磁环结构参数对电磁力的影响规律,根据仿真结果及生产工艺确定了隔磁环的最优参数;最后针对电磁铁滞后时间长、响应频率低的问题,提出一种复合PWM控制策略来提升电磁铁的动态特性。根据仿真和试验结果,电磁铁滞后时间缩短了15.8 ms,响应频率由29 Hz提升到了40 Hz。

典型飞机脚操纵机构动力学建模与分析

脚操纵机构作为驾驶舱操纵系统的一部分,是重要的人机交互界面,用于控制飞机的航向姿态。以典型飞机脚操纵机构为研究对象,采用参数集中法建立机构的动力学模型,通过时域和频域分析法详细探究摩擦、间隙等非线性因素对输出特性的影响。仿真结果表明:摩擦力能够有效加快振荡收敛,但也会带来相位滞后的问题,影响舵面执行机构对指令的精确响应,因此应保持合适的摩擦力;间隙会引起超调量和延迟时间的增加,影响左驾脚操纵机构和右驾脚操纵机构输出指令的一致性,设计中应尽可能减小间隙。本模型较准确地实现了脚操纵机构动力学特性的分析,可用于飞机脚操纵机构的性能预测和优化设计,具有较大的参考意义。

基于流-固耦合的车辆减振器动态非线性仿真分析

基于流-固耦合有限元方法,利用ADINA软件建立了高精度的叠加节流阀片有限元网格模型和流场有限元网格模型,并在ADINA软件后处理模块中进行求解分析,得到了减振器阻尼力-速度分段特性、示功特性、阀系内部的压力场和速度场特性,分析了减振器阀系动态非线性特性。结果表明:在高速减振器油的冲击下,阀系内部区域的压力场变化明显;达到开阀压力时,油液流动速度呈现跳跃变化,使得阻尼通道压力迅速变化。这说明叠加节流阀片有限元网格模型和流场有限元网格模型的精度对仿真结果影响最大。在流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动、阀片接触和大位移变形,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。

机器人六维腕力传感器标定方法和标定装置的研究

通过对机器人六维腕力传感器系统的各种标定方法的分析讨论,说明了应采用阶跃响应的方法来对它的动态性能进行标定。从矩形脉冲频谱对系统传递函数影响的角度,说明了为减少矩形脉冲频谱对传递函数标定曲线的干扰,应使阶跃激励开始时刻前的采样点数为零。新设计的实验方法和实验装置便于测出标定中使用的激励信号,通过数据采样系统的"软触发"功能,准确抓取到阶跃开始时刻,减少了干扰。同时,在该实验台上加载所使用的定滑轮数量较少,也有效地减小了标定误差。

穿越断层破碎带隧道动力响应特性分析

通过数值分析和振动台模型试验相结合的方法,研究穿越断层破碎带隧道在地震荷载作用下横向内力分布和纵向动力响应特性。结果表明:围岩条件是影响衬砌地震内力的重要因素,围岩越差,地震作用产生的内力越大,其抗震性能越差;在横断面方向,不同围岩条件下衬砌内力均在共轭45°方向最大,为隧道抗震最不利位置;在纵断面方向,隧道位于围岩与断层破碎带接触面时,衬砌地震内力急剧增大;当隧道断面沿纵向远离断层破碎带一定距离后,其内力趋于一个稳定值。研究结果可为穿越断层破碎带隧道结构抗震设防提供参考。

轮胎动态模型的阻尼和对滚动阻力及动态响应影响的分析

在综合了一些文献研究结果的基础上,基于轮胎模态参数模型,给出了不同阻尼环节对滚动阻力及轮胎以不同速度滚越障碍物的动态响应的模拟结果,并部分地与试验结果进行对比,说明具有结构阻尼环节的轮胎模型,对于两者的模拟均给出了更好的定量结果。

拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究

拉索作为大跨度斜拉桥的主要承重构件,横向刚度较小,在地震荷载作用下容易发生索-梁和索-塔耦合振动,对斜拉桥的能量分布和阻尼特性产生较大影响,在斜拉桥地震响应计算中有必要考虑拉索的局部振动影响。根据子结构原理和自由度凝聚的方法,在斜拉桥动力特性和地震响应分析中可以考虑拉索的局部振动,并编制了三维有限元程序,对拉索局部振动的影响进行了研究。结果表明,考虑拉索局部振动时,斜拉桥纵向振型的参与系数有不同程度的减小,主梁和桥塔的加速度、位移、弯矩和轴力增大非常显著,短索的纵向位移减小,而长索的纵向位移增大,拉索脉动张力显著增大,拉索位移和张力时程出现拉索局部振动干扰的现象。

考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法

为了对附加阻尼结构的振动响应进行准确计算,提出了一种考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法,可以准确提取附加阻尼结构的模态参数并计算振动响应。阻尼材料的材料属性会受到激励频率的影响而变化,导致附加阻尼结构的建模和振动响应计算不够精确;因此在传统模态应变能法的基础上,建立了考虑材料频变特性的改进模态应变能法,提取了复合结构的模态参数,并通过模态试验验证了所提取模态参数的准确性;并在振动响应计算中准确计入了模态参数,对比了测试点在仿真和试验中的加速度频响曲线,验证了响应计算方法的准确性。结果表明该方法可以准确提取附加阻尼结构的模态参数,并能在一定频段范围内准确计算其振动响应。

铁路悬索桥在制动力作用下的动力响应分析

为了解纵向约束体系对铁路悬索桥在列车制动力作用下的动力响应的影响,以某设计中的三跨铁路悬索桥为背景,给出制动力的时程曲线和加载模式,采用有限元软件ANSYS建立全桥模型,计算3种纵向约束体系(塔梁纵向固定约束体系、半飘浮体系及阻尼体系)在列车制动力作用下的动力响应,并对阻尼体系进行参数分析。结果表明:列车制动力作用下,半飘浮体系的梁端位移和梁端速度远远大于纵向固定约束体系和阻尼体系;3种纵向约束体系下,塔顶纵向位移差异不大;半飘浮体系的塔底内力在3种体系中最小,纵向固定约束体系的塔底内力最大;在铁路悬索桥中,纵向约束体系采用阻尼体系更合理。

粘弹性类型岩石——泰山花岗岩动态凿入特性的实验研究

运用两点应变测量法的基本原理进行了圆柱形杆末端冲击力测试实验 ,理论值和实测结果取得了一致 ,验证了其可行性 ,并利用两点应变测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究 ,根据最小二乘法曲面拟合 ,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值 。

惯性导航平台减振装置设计及其动态特性分析

针对惯性导航平台隔离振动的要求,在分析惯性导航平台振源基础上,结合减振理论,设计了该平台的减振系统。基于复刚度模型的橡胶减振系统理论,实验测试得到橡胶减振器多种工况下的参数-刚度、损耗因子。建立了减振系统的有限元模型,通过模态分析获得减振系统的前12阶固有频率,并通过谐响应分析方法分别获得发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励下的位移响应,结果表明所设计的减振系统固有频率远离发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励频率、位移响应幅值小,具有良好的减振效果。

应用碳纤维索的斜拉桥地震响应分析

以在建的杭州湾跨海大桥北航道桥为对象,采用强度等效的原则将原桥的钢丝索替换成碳纤维索,利用能考虑拉索局部振动的斜拉桥地震响应分析程序,分析比较了同一地震荷载作用下碳纤维索斜拉桥与钢丝索斜拉桥的振动特性及地震响应差异,并探讨了引起差异的根本原因。结果表明:索桥耦合振动是引起两种拉索斜拉桥的振动特性和地震响应存在差异的根本原因,碳纤维索的自振频率高,发生索桥耦合振动的可能性低于钢索斜拉桥,同一地震荷载作用下碳纤维索斜拉桥的地震响应要较钢丝索斜拉桥有不同程度的降低。

地震特性对新型分离卸荷式板桩码头动力响应的影响

采用有限元对地震荷载作用下的新型分离卸荷式板桩码头动力响应开展研究,分析不同强度、不同类型的地震作用对分离卸荷式板桩码头结构内力的影响。计算结果表明:在不同特性地震荷载作用下,前墙-拉杆-锚碇墙和前桩-后桩-卸荷平台均能分别形成相对独立结构体系,保持整体受荷承载。结构最大值内力出现的时刻与地震加速度时程峰值的时刻是不对应的。随着地震峰值加速度的增大,各码头结构的最大内力值都有不同比例的增大,其中前墙弯矩增幅最大,锚碇墙弯矩和拉杆拉力的增幅次之,前桩和后桩的弯矩增幅最小;当地震峰值加速度相等时,Kobe波作用下的各结构最大内力放大系数总是大于El-Centro波作用时的值,结构的动力响应不仅仅与地震时程峰值大小有关,还需充分考虑频谱特性及波能密度等地震荷载特性的影响。

减振器叠加节流阀片非线性特性仿真分析

研究减振器节流阀系非线性特性优化问题。对减振器叠加节流阀系结构以及阻尼力分段特性进行分析,分别建立了减振器叠加阀系的固体力学模型和流体力学模型,利用adina软件的固体模块、流体模块及流固耦合模块进行流固耦合动态响应分析,得到了减振器叠加节流阀系的非线性节流特性、叠加节流阀片动态响应特性、减振器节流阀系流场特性。此方法克服了传统建模方法的缺陷,对减振器阀系优化设计以及特性分析具有实际参考价值。

辐板阻尼对齿轮传动的非线性动力学特性影响研究

合理的辐板阻尼可以有效地改善齿轮在高速运转时的振动特性。基于齿轮传动系统的四自由度动力学模型,建立了齿轮系统的非线性振动方程,考虑了辐板刚度、阻尼、齿侧间隙、轴承间隙、时变刚度、综合传动误差、啮合阻尼等因素对振动的影响。使用增量谐波平衡方法(IHB法)对系统的振动微分方程进行求解。数值结果表明,在不同的辐板阻尼条件下,系统会出现次谐波响应、拟周期响应以及混沌响应等典型的非线性振动特性;在此基础上,得到了辐板阻尼对齿轮系统振动的幅频特性、动载系数的影响规律,为辐板阻尼的动态优化设计奠定了基础。

高阻尼橡胶隔震渡槽的设计和动力性能研究

以南水北调工程为背景,运用高阻尼橡胶隔震技术,并借鉴建筑与桥梁相关规范及设计经验对某渡槽进行隔震设计。采用Housner模型建立渡槽流固耦合有限元动力模型,分析隔震渡槽的的动力特性和地震响应。结果表明:隔震后结构前三阶振型均为隔震振型;采用高阻尼橡胶支座隔震和铅芯橡胶支座隔震渡槽的结构振型一致,自振频率基本相同;地震动特性对地震响应结果影响很大,当地震波特征频率与结构基频越相近时,槽身和支座响应越大,采用隔震支座效果越明显;三向地震动输入下,隔震渡槽各部位响应峰值可供设计时参考。

串列布置三圆柱涡激振动频谱特性研究

对串列三圆柱体双自由度涡激振动问题进行了数值计算,并分析了雷诺数、固有频率比和约化速度对串列三圆柱体结构动力响应及频谱特性的影响.研究发现:雷诺数、频率比对上游圆柱的振幅和流体力系数的影响较小.中游圆柱频率锁定区域随着雷诺数的增大而增大,其动力响应受上游圆柱尾流的影响较大,但频率比的影响较小.同时,流体力系数在约化速度较小时受雷诺数和频率比的影响较大.另外,下游圆柱的振幅和流体力系数受雷诺数及频率比的影响较大.雷诺数、频率比和约化速度对圆柱流体力系数能量谱密度(PSD)曲线中主峰幅值、频谱成分及波动性的影响较大.流体力系数PSD曲线波动性的增强,导致圆柱运动轨迹会从“8”字形转变成不规则形状.当频率比为2.0时,上游圆柱尾流出现P+S模式,导致其发生非对称运动,且升、阻力系数PSD曲线主峰重合.最后,激励荷载平均功率值随约化速度的变化趋势与对应的结构动力响应的变化类似.在同一约化速度区间内,结构振动响应的强弱与位移的平均功率值成正比.对不同约化速度区间内的升力系数功率谱密度分析时,振动频率比(f_(s)/f_(n,y))对结构振动响应的影响更大.

两点应变测量法和岩石力—凿深特性的实验研究

岩石的力—凿深特性是冲击钻进波动力学研究的一个重要边界条件和基本参量,利用两点测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究,并考虑了钻头端部变截面和凿入速度对力—凿深特性的影响,运用最小二乘法的曲面拟合,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值,并在实验的基础上综合得到粘弹性类型岩石,即泰山花岗岩力 凿深特性的一般模式.

磁流变阻尼器动态特性研究

为更好地研究磁流变阻尼器应用于舰船设备抗冲击的控制方法,需要准确、全面了解其动态力学特性。对磁流变阻尼器的动态特性进行试验研究,详细讨论速度、振幅、频率、电流等各个因素对阻尼力的影响。结果表明,在低速区域阻尼器的阻尼力以不可控的粘滞阻尼力为主,阻尼力随速度的变化明显;在高速区域,阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主,阻尼力随速度的变化不大,而主要决定于控制电流,但是随着电流的增大,出现饱和现象;振幅和频率主要影响磁流变阻尼力的粘滞阻尼力,随频率和振幅的增加,速度的变化范围也明显增大,但是在相同的速度下,频率和振幅对阻尼力的影响不明显。为进一步获得磁流变阻尼器动态特性参数及研究舰船设备抗冲击半主动控制方法提供了重要依据。

单层鞍型网壳的抗震性能分析

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性,利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系,用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应,通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析,总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。