基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型

水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。

菱形传动β型斯特林机的动力学与热力学耦合分析

斯特林发动机是一种能以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机。本文研究一种β型斯特林发动机的动力学与热力学耦合分析模型。该耦合模型中考虑发动机的热损失以及不可逆性,以期能够得到更加接近实际工况的数据。通过数值模拟,分析回热器性能以及无益容积对发动机性能的影响。另外,研究得到不同几何参数下的发动机净输出功以及热效率,并评估传动机构、无益容积比以及回热器性能对发动机最大输出净功的影响。结果表明,发动机效率随着无益容积的增大而降低,随着回热器性能的降低而降低。

机车-轨道空间耦合动力学模型及其验证

基于车辆 -轨道耦合动力学理论 ,以六轴机车为例 ,建立了机车 -轨道空间耦合动力学模型 ,并编制了相应的计算机仿真软件。通过与实车线路试验结果进行比较 ,表明该模型及其仿真软件是正确可靠的 ,可以用于分析研究机车与轨道的动态相互作用问题 。

填埋气体迁移气-热-力耦合动力学模型的研究

基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化对可压缩气体迁移的影响 ,得出了垃圾气体迁移过程中的孔隙压力分布规律。结果表明 ,三场耦合作用与非耦合作用相对差别较大 ,耦合效应不能忽略。这为定量化研究垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。

基于耦合动力学模型的围岩-支架相互作用分析

液压支架处于与围岩相互作用的工作环境中,因此掌握其耦合作用规律,对于液压支架的抗冲击、自调适设计具有十分重要的意义。以ZY12000/28/64支顶掩护式液压支架为研究对象,运用拉格朗日第二类动力学理论建立6自由度围岩-支架耦合动力学方程。应用该动力学方程,分析了基本顶质量、基本顶初始高度及断裂点位置对液压支架动力学响应的影响。结果表明,立柱千斤顶、平衡千斤顶的受力随着基本顶质量和基本顶初始高度的增加呈线性增大;随着断裂点位置的前移,立柱千斤顶受力增大、平衡千斤顶受力减小。

1/4车-路耦合动力学模型研究

将车辆简化为1/4车模型,路面结构视为地基梁或地基板,建立车-路耦合动力学模型;通过引入动态接触算法,采用直接积分法求解,比较了车-路耦合动力学模型与静力模型结果的差别;讨论了两种模型在车辆非悬挂系质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉、动应变、接缝嵌缝料剪切应变和接缝传荷效率等的异同.结果表明,两种模型的非悬挂质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉和接缝嵌缝料剪切应变等具有较好的一致性,在动应变及接缝传荷效率等方面有一定差异;地基板模型可很好地模拟移动车辆作用下混凝土路面结构的动态响应,而地基梁模型可高效地用于路面结构的接缝传荷、嵌缝料振动模拟.建立的模型可用于水泥混凝土路面动态响应分析和路面性能评价.

烟酰胺辅酶反应中心结构选择1,4-二氢烟酰胺的热力学和动力学根源

合成了对位取代的1-苯基-1,4-二氢烟酰胺和对位取代的1-苯基-1,2-二氢烟酰胺作为烟酰胺辅酶两种模型物,分别测定了它们与N-甲基吖啶正离子反应热和活化吉布斯自由能.通过对其热力学参数和动力学参数的比较发现,虽然1,2-二氢烟酰胺辅酶模型物与吖啶正离子反应热力学驱动力大于相应的1,4-二氢烟酰胺辅酶模型物与吖啶正离子反应热力学驱动力,但前者具有很高的活化熵,从而导致其活化吉布斯自由能反而大于后者.表明烟酰胺辅酶NADH反应中心结构在其氧化还原循环进化过程中选择1,4-二氢烟酰胺而不是1,2-二氢烟酰胺的根本原因是烟酰胺辅酶反应中心结构二氢吡啶环2位上的氢原子较4位上的氢原子有较大的空间位阻.

五自由度虚拟轴机床刚-柔耦合动力学模型

针对一种用于研磨自由曲面的新型虚拟轴机床,建立基于Lagrange方程的空间刚-柔耦合动力学模型。考虑虚拟轴机床整体的刚性运动与各支链弹性变形间的相互作用或耦合,将机床的各个支链和平台看作独立的子结构,建立各自的动力学方程,根据子结构之间的约束关系建立系统约束动力学方程。该方法为虚拟轴机床动力学研究提供了新的思路。

基于刚-柔耦合模型的C80B型敞车动力学性能研究

以SIMPACK软件为多刚体动力学仿真平台、Ansys软件为柔性体仿真平台,采用在系统外将车体柔性化的建模方法建立C80B型敞车刚-柔耦合动力学模型,进行动力学性能仿真计算。在此基础上与刚体动力学模型仿真计算的动力学性能指标进行对比,分析车辆仿真模型中车体柔性化处理对动力学性能的影响。计算分析结果表明:车辆仿真模型中车体柔性化处理对车辆动力学性能的影响大于刚性车体对动力学性能的影响。

刚-柔耦合多体系统动力学建模与数值仿真

柔性多体系统动力学传统的混合坐标建模方法忽略了变形位移的高次耦合变形量 ,是一种零次近似方法 [1 ] ,其适用范围受到限制。本文以中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象 ,考虑了有粘性阻尼及风阻的情况。在柔性梁的纵向变形位移中计及了横向位移引起的轴向变形 ,并采用有限元方法和 Hamilton变分原理导出了系统的刚柔耦合一次近似的动力学方程。该方程充分计及了中心刚体的大范围运动与柔性梁的弹性变形运动的相互耦合 ,并采用一致的方法引入了阻尼因素。文中最后提供了一个比“动力刚化”问题更具有一般性的仿真计算反例 ,进一步说明了零次近似方法在处理某些刚 -柔耦合动力学问题时的缺陷 。

不平衡-碰摩-不对中故障耦合作用下柔性转子-滚动轴承系统动力学分析与实验

研究柔性转子-滚动轴承系统在不平衡-碰摩-不对中故障耦合作用下的动力学响应.基于有限元与数值计算联合仿真方法,建立转子-滚动轴承系统的耦合故障柔性多体系统动力学控制模型.运用模态综合法建立柔性多体系统动力学模型,并自行编程建立非线性轴承力、碰摩力与不对中激振力模型.分析对比了系统在各种故障耦合作用下的振动特征图.结果表明,不对中故障对转子系统的整体振动影响较明显,不对中故障较严重时,整个系统振动形式更加复杂,并且仿真分析结果与实验结果能够较好的吻合,因此该方法可有效研究转子-轴承系统的不平衡-碰摩-不对中耦合故障特征.

机车车辆横向动力学性能仿真——车辆轨道耦合模型与传统车辆模型的比较

运用经过大量线路实车运行试验验证的车辆 轨道耦合动力学仿真软件TTISIM,对传统车辆动力学和车辆 轨道耦合动力学两种类型模型的横向动力性能进行了比较与分析.结果表明:车辆无论是在直线上运行还是通过曲线轨道和道岔时,采用传统模型计算所得的轮轨横向相互动作用力均较采用耦合模型计算的大;仿真计算车辆蛇行失稳临界速度时,采用前一模型得到的结果较后者偏高;而两者计算所得的车辆垂向与横向振动差别甚小.

考虑热效应的柔性板的刚-柔耦合动力学特性

研究考虑热效应的柔性板的刚-柔耦合动力学规律.根据柔性板的运动学关系和本构关系,用Jourdain速度变分原理建立了作空间运动的柔性体的动力学变分方程.引入与应变率有关的耦合项,建立了连续的热传导变分方程.用三维空间的有限元法分别对变形场和温度场进行离散,建立了动力学和热传导耦合方程.研究温度变化对系统的刚-柔耦合动力学特性的影响,发现在周期性热流作用下的共振频率与频谱分析得到的系统固有频率之间的内在关系,揭示了热传导方程中与弹性变形有关的耦合项对温度变化的影响.最后从温度场的泰勒多项式出发,对三维空间的温度场和变形场建立了精确的二维有限元模型,并对二维线性近似有限元模型的适用性进行了研究.

薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。

空间机械臂的刚-柔耦合动力学研究

本文对作大范围运动的空间机械臂的刚 -柔耦合动力学特性进行了研究。从连续介质力学理论出发 ,在变形位移中计及了耦合变形量 ,用 Jourdain速度变分原理导出了作大范围运动的空间机械臂的动力学方程。分别用耦合模型和不计耦合变形量的零次近似模型计算了机械臂端点的变形位移 ,揭示了两种模型的动力学性质的差异。为了确定零次近似模型的适用范围 ,引入相关系数 ,仿真计算结果表明 ,零次近似模型仅适用于相关系数的最大值小于 0 .

热空气-微波耦合天然橡胶干燥机设计及其干燥动力学研究

为了解决天然橡胶加工中存在的干燥时间长、能耗高、环境污染和设备占地较大等问题,设计了一种热空气-微波耦合天然橡胶干燥机,以实现两种干燥方式优势互补,提升天然橡胶加工干燥技术水平。以胶乳级颗粒胶为研究对象,采用该设备研究了微波干燥和热空气-微波耦合干燥特性,及耦合干燥动力学。研究发现:当天然橡胶初始含水率高时,采用微波干燥容易使橡胶受热不均匀,从而发生内部局部过热,使胶粒发粘变坏,影响天然橡胶的性能;而采用热空气-微波耦合干燥,橡胶的干燥时间由单独用热空气干燥的415.8 min降至耦合干燥的107 min,且干燥过程传热比较均匀,得到的橡胶品质较好。根据天然橡胶的水分变化规律,建立了天然橡胶热空气-微波干燥动力学模型,其动力学模型为:MR=(1-a)exp(-0.0485t^(0.685))+(1-b)exp(-4.76×10^(-76)t^(35.905))。

复杂齿轮耦合转子-轴承系统动力学的规范建模方法

由于齿轮的耦合作用,齿轮-转子-轴承系统中各个转子的振动是相互耦合、相互影响的,研究齿轮-转子-轴承系统动力学,必须基于系统的、整体的观念进行分析。因此,齿轮-转子-轴承耦合系统动力学建模和模型降阶一直是人们普遍关注的问题。基于齿廓啮合基本定理,给出了直齿轮、斜齿轮、直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮共4种齿轮的几何耦合模型(或称运动耦合模型);利用耦合模型矩阵,给出了含以上4种齿轮副的复杂齿轮转子-轴承系统纵-弯-扭耦合动力学研究的统一、方便、规范的建模方法。为复杂齿轮-转子-轴承耦合系统动力学分析研究提供了方便。

基于分子动力学模拟的多晶结构微观热-力耦合行为的计算

基于分子动力学模拟,建立了一套可用于表征微观下多晶结构热-力耦合行为的算法框架。该算法的要点是将连续模型和分子模拟耦合起来,并使守恒定律在微观连续模型和原子层次上都得到满足,与利用传统的连续介质力学建立晶界与晶粒的本构方程相比,本模型中的连续流是通过原子模型准确计算得到的,从而避免了使用经验的本构方程。

采用直线电机车辆的轨道交通耦合动力学模型及仿真分析

建立了采用直线电机车辆的轨道交通的车-线耦合动力学模型,并与车辆动力学分析通用软件ADAMS/Rail进行了比较,从而验证了所建模型的正确性。通过对广州市轨道交通4号线工程线路设计参数进行的仿真计算,给出了相应的建议值。

刮板输送机链环传动系统刚-柔耦合动力学建模与仿真分析

为了对刮板输送机链环结构强度进行动态校核,利用虚拟样机技术研究建立了链环传动系统刚-柔耦合动力学模型,根据刮板输送机链环传动系统实际功率的输出状态,分别对所建模型在额定功率输出、常功率输出和最大功率输出3种工况下进行立环载荷动态测试,最终得到了链环立环各仿真时刻的应力状态及应力最大节点的时间历程。本文的研究对刮板输送机链环传动系统设计、链环强度校核及链环疲劳生命周期预测具有指导意义。