基于机-电-磁-流整体耦合的油阻尼断路器保护特性的容差设计

油阻尼断路器的主要特点是在电路发生短路、过载等情况时能够自动脱扣,断开电路,从而保护人员和设备的安全,常用于变电站等场所。文章在以往对油阻尼断路器油阻尼力、电磁铁静态特性、操作机构性能等研究的基础上,构建一个基于机-电-磁-流多体多自由度多场耦合的一体化虚拟样机整体耦合模型;接着对该整体耦合模型的保护特性进行了仿真与分析,通过仿真得到了不同电流倍数下动触头的分断特性,并通过实验验证了整体耦合模型和仿真结果的正确性;最后,为减小产品保护特性的分散程度,提高油阻尼断路器的稳定性,文中结合稳健容差设计技术,选取不同电流倍数下触头的断开时间作为目标函数,以极靴半径、细铁芯半径、粗铁芯半径、粗铁芯高度作为关键设计参数,通过正交试验和贡献率分析法对目标函数进行容差分配,使得触头断开时间的分散度比原来减少39.165%。研究成果将会对电器产品的研发提供理论指导。

位移放大型油阻尼器减震结构减震效应分析

针对高层结构在地震作用下层间位移较小,阻尼器性能无法充分发挥的特点,提出一种用于油阻尼器的位移放大装置,可使油阻尼器两端的相对位移放大,提高其产生的阻尼力和耗能能力。以某实际工程结构为背景,基于SAP2000建立其多质点有限元模型,分析两种减震方案在3条地震波作用下的最大层间位移角、基底剪力、加速度放大系数、滞回曲线、能量耗散曲线,以检验位移放大型油阻尼器对结构地震响应的减震效应。结果表明,位移放大型油阻尼器能以更少的布置数量满足减震设计要求,同时获得较普通油阻尼器更为理想的减震效果。

应用油阻尼器的斜拉索实索减振试验研究

应用一种国产油阻尼器进行了斜拉索实索减振试验研究。通过自由振动衰减曲线计算得到了拉索-油阻尼器系统前3阶模态的对数衰减率值。试验结果表明拉索的内阻尼很小,对数衰减率均值小于0.005,频率值则与理论计算值很接近。安装油阻尼器后拉索前3阶模态的对数衰减率均值达到了0.03以上,表明油阻尼器可有效抑制拉索的振动,拉索的频率在安装阻尼器后稍有增大。试验实测得到连接油阻尼器后拉索的对数衰减率值要小于理论计算值,导致这一差异的原因是由于阻尼器支架连接刚度、阻尼器连接件空隙的影响。因此,必须对拉索减振工程中阻尼器支架和连接件的设计安装予以重视。

斜拉桥拉索减振油阻尼器的耐久性试验研究

为评估大跨度斜拉桥拉索减振用油阻尼器的耐久性,对一种实桥用油阻尼器进行了400万次循环的耐久性加载试验.试验采用频率为4 Hz、振幅为1 mm的正弦波,通过所记录的阻尼器位移和阻尼力时程来评价阻尼器的等效阻尼及其变化,并对阻尼器的刚度影响进行了定量分析.试验结果表明:在试验开始阶段,阻尼器的温度即快速上升,之后稳定在47℃左右;在400万次循环荷载作用下,阻尼器的阻尼性能略有下降,但未发现漏油现象,具有较好的耐久性能.根据耐久性试验结果,给出了阻尼性能随加载次数的退化规律表达式,可用来推测阻尼器的使用寿命,供设计参考.

油阻尼断路器触头系统电动斥力仿真及优化

在ANSYS中建立了油阻尼断路器触头系统的三维有限元模型,对其触头间的霍尔姆力和导体臂之间的洛伦兹力进行了仿真分析,得到其电流密度分布,磁感应强度分布,触头和触头臂的受力情况。通过理论值与仿真结果的对比验证了利用ANSYS求解电动斥力的可行性,并分析了影响霍尔姆力的主要因素,得到了霍尔姆力随表面接触系数、接触压力和材料硬度变化的规律。利用ANSYS对触头系统的结构进行了优化,可以在短路条件下得到更大的电动斥力,辅助油阻尼断路器的机构进行分断。

附加双线性油阻尼器斜拉索的阻尼特性研究

利用Galerkin法,得到附加双线性油阻尼器拉索的运动方程。通过Runge-Kutta-Felhberg(RKF)方法得到其自由振动衰减曲线,并基于能量损耗原理的方法计算出拉索的模态阻尼。分析了双线性油阻尼器的一次阻尼系数、二次阻尼系数和变换速度对拉索阻尼的影响。提出了基于一个周期内消耗能量相同的线性化等效设计计算方法,并与数值计算分析结果进行比较分析。研究结果表明双线性油阻尼器较线性阻尼器具有其独特的优点。

旋转式硅油阻尼器动态特性实验研究

通过弹簧 质量 刚杆 阻尼器系统模拟了扭振阻尼减振系统 ,提出利用功率谱函数识别系统阻尼的方法 ,并通过有关实验对阻尼器的阻尼特性及其温度效应进行研究 。

首例油阻尼器破坏对结构设计的经验教训——日本3·11地震的启示

日本3·11震后调查发现一栋消能减震钢结构上的油阻尼器发生了严重的损伤和破坏,表明消能构件在极端荷载作用下是可能受损、甚至完全失效的。明确提出了在设计概念上,消能构件是提高结构抗震能力的附属设备,是可消耗的、可替换的,应重视消能减震结构的抗震概念设计。总结了消能减震结构基于性能的设计方法还有许多问题需进一步解决和完善。

非线性振冲隔离器油阻尼特性模型及参数识别

为研究油阻尼特性从而实现非线性油阻尼振冲隔离器的自主设计及优化,运用理论建模与实验建模相结合的方法,通过大量科学实验和合理的数据处理,根据数据处理所得数据及显示的图形结果进行油阻尼特性的非线性分析与建模,提出了用于小型电子设备的振冲隔离器的油阻尼特性模型,并进行了部分参数识别。由于体积小,在忽略位移影响的情况下,油阻尼特性模型是按频率分区的,按速度分段的。实验证明,所建模型计算结果比传统线性理论模型计算结果更接近实验数据。

油阻尼断路器整体耦合模型特性分析及优化

改进了以往采用分离模型研究油阻尼断路器的方法,建立了油阻尼断路器的机—电—磁—流整体耦合模型,利用ADAMS分析了油阻尼断路器在不同电流条件下的动态特性,并通过实验验证了仿真模型的有效性。在此基础上以增大油阻尼断路器平均分断速度为目标,对模型进行参数化建模,对静触头的X、Y坐标,动触头臂处的扭簧刚度和初始力4个变量进行设计分析,得到每个变量单独变化时的断路器平均分断速度以及每个变量对分断速度的敏感度,然后利用优化分析功能对断路器分断速度影响较大的3个变量进行优化,计算3个变量在取值范围内不同数值时的分断速度,最后得到能达到的最大分断速度以及此时的变量值,从而提高了断路器的分断平均速度,优化了机构的分断能力。

弹簧刚度对油阻尼脱扣器动态特性的影响分析

油杯内反力弹簧刚度对油阻尼脱扣器的动作时间有显著影响,对弹簧刚度与动作时间的关系进行分析。首先建立脱扣器仿真分析模型,通过ADAMS对脱扣器动作过程进行研究分析。在已知弹簧刚度均值的基础上,用软件生成服从(0,1)平均分布的随机数,利用这些随机数将弹簧刚度转化为一组服从正态分布的数值进行分析得到脱扣时间,将弹簧刚度数值与脱扣时间进行线性回归处理,并进行了显著性分析。最后通过回归公式利用弹簧刚度预估了脱扣时间,为脱扣器的优化设计提供依据。

基于整体模型的油阻尼断路器性能分析

利用三维建模软件Pro/ENGINEER建立油阻尼断路器整体模型;将模型导入到多体动力学仿真软件ADAMS中,修改各个零件的属性,对各个零件添加相应的运动副约束,对模型添加碰撞接触力、合闸力、油阻尼力、弹簧力、电磁吸力、柔性连接力等载荷,分析了在不同倍数电流情况下的铁心速度、铁心受力以及动作时间等多种动态特性;此外,还对分离模型中不能解决的铁心位置问题进行了分析,得到了不同电流下断路器分断时的铁心位置;通过将整体模型仿真结果、分离模型的仿真结果和实验结果进行对比,证明了整体模型比分离模型仿真结果更接近实际情况,减小了仿真的误差,而且整体模型的仿真能够提供分离模型不能提供的数据。这为油阻尼断路器的研究开发提供了新的设计手段。

应用有限元法分析电磁式油阻尼脱扣器的动静特性

运用三维有限元分析方法,以塑壳断路器电磁式油阻尼脱扣器为研究对象,采用Ansys分析软件计算电磁铁的静态特性,再以静态特性分析为基础,利用多体动力学软件Adams对油阻尼脱扣器进行建模,并对其动态特性进行仿真计算。最后,分析了粘滞流体阻尼系数、铁心弹簧刚度、衔铁扭簧初始反力矩对脱扣器保护特性的影响。

油阻尼半正弦波力脉冲成形器理论与应用

本文对小孔油阻尼半正弦波力脉冲成形器的成形理论和结构特，点进行了探讨，通过实验得到了验证，为研制冲击试验规范中规定的其它脉冲波形的波形成形器提供了理论依据和工程实施途径。

摆、油阻尼器减振的试验研究

高柔结构在地震或风荷载作用下会产生很大的振动,本文提出一种控制高柔结构振动的新方法——摆、油阻尼器体系,并在振动台进行了模拟试验。结果表明:该方法可使结构振动位移幅值减小50％。在试验中变换了体系的各有关参数,研究了摆长、质量比、碰击间隙对减振效果的影响。文中详细研究了油阻尼器的工作过程及减振机理,从理论上初步分析了摆、油阻尼器体系减振原因,提出了可供实际设计参考的方法和原则。

附加油阻尼器的非线性滞回结构系统的等价线性化方法

以安装油阻尼器的单自由度非线性滞回结构系统为研究对象,建立地震作用下该非线性结构系统的等价线性化方法。鉴于结构系统具有双非线性特征,其中油阻尼器的阻尼力与速度呈双线性关系,主体结构具有双线性滞回特征,将主体结构等价为线性Kelvin模型,附加体系分两步等价:将双线性黏滞单元等价为线性黏滞单元,得到含线性黏滞单元的附加体系与主体结构的Kelvin模型并联构成的等价模型A;基于模型A进一步求解系统的等价刚度和等价阻尼比,建立系统的等价线性化Kelvin模型,即模型B。通过共振曲线分别对模型A和模型B的精度进行了验证。考虑地震动的随机性,通过动力非线性时程分析对等价模型的阻尼比公式进行了修正。将等价线性化方法应用到性能曲线中,建立非线性结构系统的减震性能曲线绘制方法,结合性能曲线分析了油阻尼器对非线性结构的减震效果。结果表明:模型A与模型B的共振曲线与原结构均吻合,说明在非线性结构系统中将双线性黏滞单元等价为线性黏滞单元的方法可行;修正后的等价阻尼比可较好地预测地震作用下非线性结构系统的最大位移。

油阻尼后峰锯齿波冲击脉冲发生器动态仿真探讨

本文论述了小孔油阻尼后峰锯齿波冲击脉冲发生器的成形理论 ,采用 DSH液压动态仿真软件对其进行了动态仿真。通过试验 ,得到了基本符合冲击试验规范的后峰锯齿波冲击脉冲波形 ,为实现任意冲击波形提供了理论依据。

环境温度对油阻尼脱扣器工作性能的影响

为解决油阻尼脱扣器在不同环境温度下工作时存在误动或拒动故障,从而导致用电设备存在安全隐患的问题,以某型号油阻尼式脱扣器为研究对象,采用虚拟样机技术,基于ANSYS Workbench与ADAMS软件,通过建立电磁场、温度场、流体场和力场的多场耦合仿真模型,分析了模型温度随线圈生热、自身散热和环境温度的变化,阻尼液黏度和阻尼力随阻尼液温度的变化,电磁吸力随铁心位置与衔铁角度的变化,以及脱扣器的动作特性。结果表明,脱扣器由冷态开始工作时,其脱扣时间受环境温度影响较大。通过仿真结果与实测数据的对比,验证了仿真模型的正确性,并提出了可行的优化方向。

油阻尼断路器触头间电动斥力分析

描述了利用三维有限元软件对油阻尼断路器触头系统的分析方法。利用电-磁耦合分析,对触头间的霍姆力和导体臂间的洛伦兹力分别进行了仿真分析,得到触头系统的电流密度分布、磁感应强度分布、触头和触头臂的受力情况。通过理论值与仿真结果的对比,验证了利用Ansys求解电动力的可行性,并分析了影响霍姆力的主要因素。通过仿真得到了霍姆力随表面接触系数、接触压力和材料硬度变化的规律,最后分析了霍姆力对接触电阻的影响情况。能为油阻尼断路器的优化设计提供依据。

油阻尼器的数值仿真及试验研究

通过对一种国产油阻尼器的单体试验,由试验所得滞回曲线图研究计算给出了其阻尼特性,并与在建中的苏通长 江公路大桥斜拉索风振控制所需阻尼值进行比较,提出了其应用于斜拉索减振需进一步的改进目标。