四轴水平振动输送机的物料速度仿真分析与实验

针对当前四轴水平振动输送机的物料速度随输送机偏心轴相位角变化规律不明确的问题,以某钢厂水平振动输送机的参数为基础,对机体与物料速度进行了理论推导和仿真分析。首先,推导了机体激振力与机体速度的通用公式,并对3种初始相位角对应的机体速度进行了仿真,分析了初始相位角对机体速度的影响规律;然后,对机体速度和物料速度进行了对比仿真,并研究了物料起始运动时间、初始相位角以及角频率对物料速度的影响规律;最后,采用仿真软件分析了固定高速轴(或低速轴)的初始相位角时,物料稳态平均速度随低速轴(或高速轴)相位角变化的规律,并对相关内容进行了实验验证。研究结果表明:输送机4个偏心轴以及齿轮等相关部件组装完成后,物料的稳态平均速度不随任一个偏心轴质心相位角的变化而变化;在输送机稳定运行时,物料的稳态平均速度与其加入料槽内的先后顺序无关;此外,针对某一机型的最佳物料速度,在高速轴(或低速轴)的初始相位角不同时,两种轴的相位角差也可能不同,单纯指定相位角差3π/4、π/2或3π/2等特定角度以利于物料输送的方案是不合理的,应该同时规定高低速偏心轴的相位角。

水平振动式滚磨光整加工中力链演化及量化分析

滚磨光整加工中磨块颗粒介质内力链网络影响颗粒群的宏观行为,进而影响加工效果。本文建立水平振动式滚磨光整加工离散元模型,分析颗粒介质介观尺度力链网络动态演化机制与宏观运动行为的联系,并对力链网络进行量化表征研究。结果表明:力链网络复杂的时空分布特性决定了颗粒群的运动特征,提高激振参数,颗粒介质出现流态化现象,力链数目减少,强力链长度变短、准直系数减小、强度提高、方向偏向重力方向。研究工作为形成滚磨光整加工多尺度研究策略提供了一定的分析方法。

水平振动式滚磨光整加工残余应力离散元有限元耦合仿真与实验研究

为探究水平振动式滚磨光整加工对零件表面残余应力的影响,提出一种适用于动态零件的离散元有限元(DEM-FEM)耦合仿真方法。分析了振动周期内颗粒运动状态以及颗粒间平均接触力的变化,构建了颗粒与零件间的随机接触模型,开展了不同振动参数下的残余应力仿真,并进行了实验验证。研究结果表明:随着振动强度的增大,容器内颗粒运动更加剧烈,颗粒与零件间有效法向接触力发生概率及均值增大,导致零件表面残余压应力呈增大趋势。残余应力仿真值与实验值对振动参数的响应趋势一致,误差在3.6%~11.3%之间。

基于Simulink副井罐笼水平振动仿真

以某矿副井提升系统为例,建立罐道-滚轮罐耳-罐笼横向振动模型,推导出关于滚轮罐耳和罐笼的双质量振动方程,以刚性罐道的常见缺陷作为输入源,利用Simulink的仿真模块对模型进行仿真,从而得出在不同激励信号下的水平振动加速度响应曲线,分析了不同罐道缺陷对罐笼运行的平稳性影响程度。

饱和黏土地基中桩基水平振动的时域半解析法研究

在Biot多孔介质理论框架下,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,构建饱和黏土与桩基耦合振动模型,采用Laplace变换推导控制方程的变换域解析解,再通过数值反演得出时域解。通过算例分析,研究水平振动荷载作用下桩基的位移和内力响应及参数影响。结果表明,饱和黏土地基中桩基振动的位移和内力响应都具有延迟效应,地基土的流变性越强延迟效应越明显,而且荷载频率越低,流变性对延迟效应的影响越显著;土体流变性越强,桩基振动的位移幅值越小,且荷载频率越高,位移幅值的减小幅度越大;桩身正弯矩随土体流变性增强而减小,而负弯矩随之增大;桩身正向和负向剪力均随土体流变性增强而增大,但桩顶剪力不受土体流变性影响。

多因素作用的电梯水平振动分析

随着电梯在高层和超高层建筑中的广泛应用,导轨对电梯运行安全性和舒适性的影响愈发显著,而电梯井道内温度变化、建筑物倾斜和导轨安装误差等因素都会对导轨产生影响。因此,提出一种多因素作用的电梯水平振动分析方法,旨在研究温度变化、建筑物倾斜和导轨安装误差等因素对轿厢水平振动的影响。首先,基于电梯系统的物理模型,采用拉格朗日方程建立电梯系统动力学模型。其次,分析温度变化、建筑物倾斜和导轨安装误差等因素对导轨的影响,建立相应的数学表达式。最后,利用仿真和实验对所提出的多因素作用的电梯水平振动分析方法的有效性进行验证。仿真结果表明,考虑温度变化、建筑物倾斜和导轨安装误差的耦合作用时,轿厢沿水平方向振动加速度的最大峰峰值会超出《电梯技术条件GB/T 10058-2009》规定的0.20m/s^(2),有着不可忽视的安全风险。实验结果表明:实验所测得的数据与仿真结果振动加速度的均值分别为−0.0027m/s^(2)和−0.0035m/s^(2),验证了所提出的多因素作用的电梯水平振动分析方法的有效性,该分析方法可为电梯设计制造企业与电梯公共安全领域对电梯水平振动影响分析提供一种新的有益探索分析途径。

高速电梯轿厢系统水平振动的滑模控制研究

为提高电梯提轿厢控制系统的鲁棒性,保证其乘坐舒适度,设计了自适应滑模控制(IM-SMC)策略衰减系统的水平振动,相比被动减振,不论轻重载工况,IM-SMC控制的轿厢系统水平振动位移、加速度最大值降幅基本均在80%以上,表明电梯运行稳定且舒适;且轿厢所受耦合、气动激励力也无明显波动,主动抑制效果好。并经应用验证IM-SMC控制下的平均乘梯时间缩短至38.1 s,提升电梯性能。

考虑黏性的液化土中水平振动桩基桩顶阻抗研究

建立了三维黏性流体-桩-土体相互作用分析模型,对简谐激振水平动荷载作用下的液化土中桩基振动响应问题进行解析研究。将桩周液化土体视为黏性不可压缩流体,建立流体运动方程,利用亥姆霍兹分解和分离变量法并结合流体边界条件和桩-流体位移、速度连续条件及桩身边界条件,求得了黏性流体动压力及流体速度势解析表达式,从而得到桩身阻力表达式。用饱和多孔介质模型模拟饱和未液化土层,在已有饱和未液化土层振动响应解析解的基础上,推导得出上覆黏性液化流体,下层土体为饱和未液化土中水平振动桩基桩顶阻抗解析解。与已有的水中悬臂梁自由振动解析解对比,验证提出的模型解的正确性,最后分析了流体黏滞系数、桩长、桩土模量比对桩顶阻抗的影响。结果表明,忽略液化土体的黏性特征会高估桩基础桩顶的刚度阻抗,低估其阻尼阻抗。

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明:土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(L_(d)=10d~15d);当桩身长径比在L/d=5~10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。

非饱和地基中部分埋入桩的水平振动问题

本文研究非饱和土中部分埋入桩的水平振动问题,为模拟桥梁桩基的高承台桩的实际服役状态,考虑水平简谐荷载和竖向静载的组合作用,采用Timoshenko梁模型和三维连续介质建立了非饱和土⁃部分埋入桩的耦合振动理论模型,利用微分变换法和传递矩阵法求得了桩身水平动力响应解析解,将退化解与已有成果作比较,验证了本文解的合理性。基于建立的理论模型,探讨了竖向荷载、埋入比和饱和度对部分埋入桩水平动力特性的影响。研究结果表明:刚度因子随着竖向荷载的增大而迅速减小,但是阻尼因子略微减小;刚度因子和阻尼因子均随着埋入比的增加而减小;桩身水平位移、转角、弯矩和剪力幅值均随着埋入比的增大而增大,幅值位置逐渐向上移动;饱和度较低的对刚度因子的影响很小,但饱和度大于0.9时刚度因子随饱和度的增加而迅速增大,阻尼因子基本保持不变。

水平振动下人-椅界面压力分布与振动特性研究

针对水平振动下坐姿人体舒适性问题,对其人-椅系统界面的动态压力分布与人-椅系统的振动特性的相关性进行研究,开展水平振动下坐姿人体舒适性研究。利用电动振动台产生正弦白噪声信号,Tekscan压力采集设备采集动态压力,采用ENS(靠背不支撑后背)与EBS(靠背支撑后背)两种坐姿,对汽车座椅进行水平振动实验,得到坐姿人体纵向压力分布图与坐姿人体响应传递函数曲线。通过计算平均压强、标准化平均压力与坐姿人体响应传递率,最终得出水平振动下坐姿人体背部动态压力对5Hz最为敏感,背部响应传递率在4Hz时达到峰值,7Hz时趋于平缓;臀部与大腿动态压力分别对3Hz与9Hz最为敏感;头部响应传递率在3Hz时达到峰值,6Hz时趋于平缓。为汽车座椅设计提供一定理论基础。

考虑土塞效应的半埋入式管桩水平振动动力阻抗解析解答

基于Novak平面应变理论,综合考虑半埋入式管桩土塞效应的影响,建立了层状黏弹性土中半埋入式管桩水平振动分析模型。通过引入势函数法和分离变量法分别求出了桩侧土和土塞部分的频域解析表达式,进而利用桩‑土耦合条件以及传递矩阵法推导出层状土中半埋入式管桩桩顶水平阻抗的解析解答,将所得解进行退化并与已有理论解进行对比,以验证其合理性。在此基础上,通过进一步参数化分析分别探讨了桩‑土各参数对桩顶水平动力阻抗的影响规律。研究结果表明:随着埋入比的增大,桩顶水平动刚度和动阻尼幅值均增大;随着表层土体弹性模量的增大,半埋入式管桩桩顶水平动刚度和动阻尼幅值增大,而桩周土中、下层土体的此种影响可忽略;随着土塞高度的减小,半埋入式管桩桩顶水平动刚度幅值减小,而桩顶水平动阻尼幅值则增大。

下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的水平振动响应研究

文章考虑地基土厚度的影响,对水平动荷载作用下下卧基岩黏弹性地基上刚性条形基础的动力响应问题进行了理论研究。通过傅里叶积分变换求解土的动力控制方程,并结合基底和地基的混合边界条件及土层刚性基岩边界条件,得到了一组对偶积分方程,使用雅可比正交多项式将对偶积分方程转化为线性方程组并进行数值求解。将文章所得解退化至黏弹性半空间情况,与已有文献进行对比,验证了本文解的合理性。参数研究表明:地基土层厚度对条形基础动力柔度系数和地基表面位移的影响显著;由于驻波在地基土层中的共振,使得基础和土体动力响应的变化规律相较于半空间情况更为复杂。

饱和土中端承桩水平振动动力响应分析

基于Biot动力固结方程,研究了端承桩在饱和土中水平振动问题。引入势函数对方程解耦,采用算子分解及分离变量法结合桩土耦合条件得到简谐稳态水平振动下桩土动力响应的解析解。将本文解与等效单相解进行了对比,并阐明两解之间的关系。通过参数分析,表明渗透系数对桩土水平动力阻抗有一定影响,指出可等效成等效单相解的条件。

高速电梯水平振动建模及动态响应分析

建立了电梯水平振动的多自由度模型 ,并导出力和位移在系统局部坐标系和整体坐标系之间的转换关系 ,由此得到电梯水平振动的系统微分方程。讨论了电梯导轨的扰动模型 ,并得出电梯在导轨正弦、三角、脉冲和阶跃扰动下电梯的加速度响应。仿真结果表明导轨的阶跃扰动会引起较大的水平振动。

饱和黏性土地基中现浇大直径管桩水平振动响应解析解

基于经典的平面应变假定,将土体假设为若干个相互独立的薄层,对饱和土地基中现浇大直径管桩水平振动频域特性进行了理论研究。首先通过引入势函数对土体动力固结方程解耦,采用Laplace变换和分离变量的方法求得了桩周土及桩芯土频域响应解析解,进而利用桩土完全耦合的条件得到桩振动响应解,给出了桩顶复阻抗解析表达式。将本文解完全退化到实心桩的解与已有理论解对比,验证了本文解的合理性并阐明两解的区别。通过参数分析,得到了桩长以及桩半径等参数对复阻抗特性影响的规律。

饱和土中桩水平振动分析

基于Biot动力固结方程,将Novak薄层法应用于饱和土介质桩土相互作用研究中。首先引入势函数对方程解耦,采用算子分解及分离变量法结合桩土耦合条件求出桩土相互作用阻抗函数。与Novak薄层法得到的单相土层水平振动阻抗系数对比,阐明了两解之间的关系。通过参数分析,表明渗透系数及桩土模量比、桩长径比对单桩水平、摇摆及水平–摇摆耦合振动阻抗有一定影响。

电梯轿厢水平振动模型

建立2自由度电梯轿厢水平振动模型,对电梯导轨的激励进行分析,用MATLAB/SIMULINK编制软件对振动模型进行仿真分析,为电梯水平振动分析提供了一种有效的模拟方法。

非饱和土中端承桩水平振动特性研究

针对非饱和土中桩的水平稳态振动问题,采用三相多孔介质波动方程,考虑固、液、气三相材料间的惯性和黏性耦合效应以及基质吸力的影响,通过Helmholtz矢量分解及分离变量法解耦波动方程,并将基桩等效为能描述其剪切变形和转动惯性效应的铁摩辛柯(Timoshenko)梁模型,采用Novak三维连续介质模型对非饱和土中端承桩的稳态水平振动进行了理论推导,获得了桩顶水平频域响应解析解,讨论了饱和度对土层和桩顶阻抗的影响以及桩身位移、内力沿深度的分布规律。结果表明,随着土体饱和度的升高,土层复阻抗和桩顶动力阻抗增大,桩身位移和内力则相应地减小;饱和度,包括渗透系数在内的影响仅在土体接近准饱和时才得以发挥;频率较低时,短桩拥有较大的刚度因子。桩长越长,阻抗因子越大,而共振频率越低。当长径比超过10时,桩顶阻抗不再随长径比的增加而改变。

液化土中桩水平振动响应分析

将完全液化土体考虑成流体,研究了已液化土体中桩的水平振动问题。用流体运动方程模拟完全液化土体,用Biot动力固结模型模拟未液化饱和土层,用分离变量法求解流体振动方程,结合桩水平振动方程和桩–液化土耦合条件得到液化土–桩水平振动解,考虑液化土体和饱和土体的连续条件、桩身位移和内力连续条件以及桩底部嵌固条件,采用矩阵传递法得到液化土–饱和土分层条件下桩顶阻抗的表达式。将解退化为水中悬臂梁振动问题,与已有解进行对比,验证了本文解的正确性。进行参数分析,表明液化层厚度和流体密度对桩顶阻抗影响较大。