弹簧-阻尼动力学单元螺栓连接结合面研究

螺栓连接结合面在机床结构中大量存在,结合面的动态特性对机床整机动态性能的影响不容忽视,结合面动态特性的准确分析计算对机床整机动态性能优化设计具有重要意义。在对结合面的研究中,基于ANSYS软件,采用12弹簧-阻尼动力学单元建立结合面的刚度-阻尼模型,并考虑了螺栓连接结合面的影响锥问题,选用软件自带的combin14单元,对三段梁缩小模型进行自由状态下的模态分析。分析结果与实验测试结果有较好的一致性,证明了模型的实用性和准确性。

基于分布式弹簧-阻尼单元的桥头跳车动力荷载分析

对车辆桥头跳车问题,提出一种分布式弹簧-阻尼单元,该单元可以考虑车轮-路(桥)面接触长度和车轮的动力特性。基于此单元,结合车辆有限元动力分析,可对车辆上、下桥头错台时的竖向动力荷载进行定量研究。实例分析表明:①分布式弹簧-阻尼单元由于考虑了桥头跳车时车轮与桥面的接触长度,所得的车轮竖向动荷载比以往方法有所降低;②桥头错台跳车造成的竖向轮载冲击系数可能超过我国和美国桥梁规范设计值,需要引起重视;③下桥跳车时车轮动荷载降低,可能造成车轮脱空,影响行车安全性;④跳车动力荷载与行车速度、错台高度等因素有关,相关参数分析有利于对桥头错台高度和行车速度进行合理控制。

模拟火炮后坐运动的非线性弹簧-阻尼单元

根据非线性有限元法的基本理论 ,建立了火炮发射动力学的有限元运动方程 ,推导出单元耗散为向量和单元阻尼矩阵的计算公式 .提出采用非线性弹簧 阻尼单元来模拟反后坐装置对炮身后坐的阻尼作用 ,并给出了该单元的刚度矩阵和阻尼矩阵 .根据炮身的后坐过程的三个阶段 ,提出采用分段拟合的方法确定非线性单元的参数以模拟火炮后坐阻力 位移曲线 .采用非线性有限单元模拟反后坐装置 ,能够较准确地描述炮身部分的后坐运动 ,同时在大简化了全炮模型的建立 。

轮盘-轴组件结合面螺栓等效刚度及其对动力学性能影响的研究

轮盘-轴组件的结合面特性对转子静动特性有着重要的影响,并且螺栓紧固质量是其中重要因素之一。本文以某燃机轮盘-轴组件为研究对象,采用弹簧阻尼单元等效处理结合面的螺栓连接,建立组件整体有限元模型。然后,基于吉村允孝的结合面等效刚度计算理论,提取试验测得的轮盘-轴组件结合面的面压参数,对等效模型中的弹簧阻尼单元各向刚度进行校准。对计算结果进行对比分析,并结合了模态测试的振型和固有频率数据,结果表明,该等效模型能够很好地模拟螺栓连接特性对轮盘-轴组件动态特性的影响。最后,基于该等效模型计算分析了螺栓连接的等效连接刚度大小和离散度对组件动态特性的影响规律。

磁流变阻尼半主动隔振的钢弹簧浮置板轨道动力响应分析

为了提高钢弹簧浮置板轨道的低频减振效率,借鉴磁流变阻尼半主动控制技术,建立车辆-磁流变阻尼半主动隔振钢弹簧浮置板轨道的垂向耦合动力学模型与磁流变阻尼地棚半主动开-关(on-off)控制的数值模拟方法,并仿真分析磁流变阻尼半主动隔振浮置板轨道的非线性动力响应特征。研究结果表明:磁流变阻尼力能够提高浮置板轨道垂向变形的安全余量,但是过大的磁流变阻尼力易引起钢轨出现上拱现象;磁流变阻尼半主动隔振能够重新调整浮置板轨道下部振动能量的频域分布,既能有效分担浮置板轨道下部1~16 Hz的低频振动能量,也能将人体敏感频率(4~8 Hz)的能量转变为极低频的能量(低于1 Hz)向外传播;应用磁流变阻尼后,增大了浮置板轨道支承刚度的下调余量,可进一步提高浮置板轨道的隔振效率。

改进bang-bang控制的磁流变阻尼钢弹簧浮置板轨道基频的减振效果

为了应用磁流变阻尼器解决钢弹簧浮置板轨道基频振动放大的问题,首先应用修正的Dahl模型表征磁流变阻尼器的非线性动力响应,其次建立磁流变阻尼器隔振钢弹簧浮置板轨道模型,并结合改进的bang-bang控制算法,仿真分析地铁车辆-轨道-磁流变阻尼器隔振钢弹簧浮置板轨道垂向耦合系统的动力响应特征。研究结果表明:1)磁流变阻尼器对钢轨和浮置板道床的最大位移基本无影响,但可有效减小列车到来和离开时刻钢轨和浮置板道床的振动位移;2)磁流变阻尼器能够显著降低钢弹簧浮置板轨道基频处支点反力幅值,但在中高频范围内幅值会被放大;3)运用改进bang-bang控制算法后,磁流变阻尼器不仅可有效减小基频处支点反力幅值,同时还可解决中高频范围内支点反力放大的问题;4)运用改进bang-bang控制算法后,磁流变阻尼器可减小浮置板轨道2.5Hz以上范围内的垂向振动加速度振级。

含间隙机构无质量杆-弹簧阻尼组合模型的近似解法

提出了一种新的无质量杆 -弹簧阻尼组合 (MLSD)模型非线性动力学运动微分方程的近似解法。它通过求解无间隙机构来得到相应的含间隙机构的动力响应 ,无须求解系统的非线性微分方程组 ,使解决问题的难度大为降低 。

基于Stewart平台的空间对接动力学模拟的稳定性研究

在地面进行空间对接动力学的模拟实验是实现空间对接不可或缺的过程。本文利用Stewart平台实现由动力学方程解算得到的两航天器相对运动轨迹,提出用质量-弹簧-阻尼系统来研究空间两航天器对接动力学过程模拟中的稳定性问题。建立了基于Stewart平台位置内环的动力学回路系统模型,推导出为使模拟系统稳定的动力学参数之间的配置关系,论证了Stewart平台的频率特性与动力学系统谐振频率之间的关系。为空间对接动力学过程的模拟奠定了理论基础。

高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统动力学响应特性

为了给弹载记录仪的防护设计提供依据,从机械振动的角度揭示了高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统的动力学响应机理。在分析弹载记录仪内部载荷传递关系的基础上,基于双自由度弹簧-质量-阻尼系统建立了一种简化的防护系统动力学响应模型,并开展了数值模拟,通过脉冲响应分析和谐响应分析辨识了模型参数。理论计算与数值模拟的对比分析结果表明:建立的动力学响应模型能较准确地预测高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统的动力学响应特性。在此基础上,以模型的幅频响应特性为依据,分析了防护系统动力学响应特性随各种参数的变化规律。研究结果可为更有效地指导弹载记录仪的防护设计提供依据。

钢弹簧支座阻尼对被动式减振浮置板轨道低频振动控制的影响

针对城市轨道交通用浮置板轨道低频振动控制问题,基于动力吸振器定点理论、模态解析原理及车辆-轨道耦合动力学理论,充分考虑浮置板下钢弹簧支座阻尼的影响,采用车辆-被动减振浮置板轨道动力学模型,研究被动式减振浮置板轨道低频振动控制问题。以加速度三分之一倍频程及插入损失为评判标准,定量分析了钢弹簧支座阻尼对被动式减振浮置板轨道低频振动控制的影响,为被动式减振浮置板低频振动控制提供参考依据。

BFPC机床钢-BFPC结合部动参数识别及仿真方法

为解决钢-BFPC机床结合部动态性能分析困难的问题,采用建立钢-BFPC结合部的动态性能仿真模型的方法,进行钢-BFPC结合部动态性能参数识别方法的研究,分析了粗糙度和面压对其动态性能的影响规律并建立神经网络预测模型,利用等效弹簧-阻尼单元结合有限元仿真软件建立其仿真分析方法。为检验参数识别及仿真分析方法准确性,设计一种BFPC机床床身,先通过实验测得其动态性能,再采用有限元仿真方法研究不同弹簧-阻尼单元布局的BFPC床身模态性能,并确定其最佳布局进而确定最佳弹簧阻尼单元布局的BFPC床身频响仿真性能。将仿真结果与实验结果对比,两者的固有频率最大相对误差为5.17%,加速度频响曲线振幅的最大相对误差为8.96%。研究结果表明:钢-BFPC结合部动态性能参数识别方法及其仿真分析方法具有有效性和准确性。研究结论为钢-BFPC结合部性能分析及其虚拟仿真提供理论依据。

载重汽车桥梁伸缩缝跳车动力荷载计算方法与影响因素分析

为分析载重汽车在桥梁伸缩缝处跳车时的动力荷载,提出一种基于分布式弹簧-阻尼单元的计算方法,该方法考虑了车辆-路面的接触长度和车轮的动力特性。车轮通过伸缩缝的过程分3个阶段来模拟,分别为下伸缩缝、跨伸缩缝、上伸缩缝,结合车辆有限元动力学分析,实现对车轮经过伸缩缝时的竖向动荷载的定量研究。对载重汽车经过单缝式伸缩缝的实例分析表明:①由分布式弹簧-阻尼单元计算得到的轮底位移比以往文献中的假设值小得多,动力荷载也将减小;②载重汽车伸缩缝跳车时的轮载冲击系数可能超过中国、欧洲桥梁规范的设计值,需要引起重视;③跳车最大轮载与伸缩缝宽度成正比,可以用减小伸缩缝宽度的方法降低冲击系数;④降低车速并不一定能降低冲击系数,轮载最大冲击系数往往发生在中等车速时;⑤伸缩缝跳车的最大冲击荷载主要分布在伸缩缝旁,因此只需要对伸缩缝附近的局部结构进行加强。

新一代MK2120数控内圆磨床部分结合面的有限元建模及优化

通过采用线性弹簧 阻尼单元分析螺栓固定结合面 ,应用优化参数的方法来修正带接触单元的结合面特征参数 ,与试验结果能较好吻合 。

力锤敲击作用下内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振性能研究

结合内嵌自主移动质量子系统梁/板实验平台实验结果,对力锤敲击作用下,内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振系统进行研究。采用线性弹簧-阻尼模型模拟钢球与梁之间的碰撞机制,通过分析建立了整个碰撞系统的分段线性动力学方程;运用无量纲化、假设模态法及高阶模态截断等方法导出系统的状态空间方程。数值计算结果表明,内嵌自主移动钢球对欧拉梁残余衰减振动在幅值上有较好的碰撞阻尼减振效果,但对低幅衰减振动的时间有所延长。钢球在梁的碰撞作用下获得初始动能,反过来对梁实施碰撞减振,碰撞的频率与幅度随梁振动的衰减而减弱;钢球质量增加,碰撞阻尼减振效果增强。

柔性悬臂梁与钢球碰撞机制模拟与响应分析

采用线性-弹簧阻尼模型模拟钢球与梁之间的碰撞机制,研究了钢球碰撞下柔性悬臂欧拉梁的衰减振动问题;通过分析推导并建立了整个系统的分段非线性动力学方程。数值结果表明:碰撞是一个瞬时的能量传递过程,碰撞前后梁与钢球的速度均会发生突变;柔性梁从碰撞中获得初始能量,在自身阻尼的作用下作衰减振动;改变系统的参数如钢球质量与速度、碰撞位置等均会对梁的衰减振动产生显著的影响。

汽车座椅导轨异响问题的仿真分析及优化方法

汽车座椅导轨在不确定外载荷作用下,导轨内的滚珠和导轨之间不断发生压紧和分离的交替运动,若对滚珠的预压量不当,则在汽车行驶的过程中会产生异响。为了确定合理的预压量,基于Hyperworks仿真软件,将内外导轨和滚珠的接触关系用弹簧-阻尼单元代替。对导轨施加一定激励,可得到该单元节点处的相对位移,在此基础上对位移的大小进行统计学研究,最终得出合理的导轨预压量为0.21。

大跨度连续梁桥抗震性能分析

随着国家经济的发展,大跨度桥梁在我国得到了很快的发展,其中大跨度连续梁桥是应用最广泛的桥型之一。同时,我国也是一个多地震的国家,因此,对作为生命线工程的桥梁建筑特别是大跨度桥梁建筑在地震作用下的反应做深入细致的分析是非常必要的。本文利用MADIS/Civil大型有限元软件为平台,建立大跨度连续梁桥的模型,通过引入弹性单元,对支座进行了模拟,采用质量-弹簧-阻尼-模型对桩土相互作用进行模拟,并对桥梁进行了抗震性能分析,为连续梁桥的抗震设计提供一定的参考。

桥头跳车对路面结构的冲击效应研究

基于车-路耦合动力学模型,研究桥头跳车对路桥过渡段路面结构的冲击效应。分析了考虑车-路耦合作用对路面冲击效应的影响,研究了车辆冲击系数和路面振动响应随路面弹性模量、路基反应模量的变化规律,提出了路桥过渡段的道路设计建议。结果表明:考虑车-路耦合作用后,车辆冲击系数和有效影响范围均有所减小;路面弹性模量、路基反应模量对车辆冲击系数影响不大,但对路面振动响应影响较大;路桥过渡段的路面结构设计应考虑路面动力响应,采用车辆冲击系数作为标准轴载的放大系数偏危险,建议采用路面动力反应系数;从控制路面振动角度出发,路桥过渡段宜选择柔性路面,同时路基反应模量应超过200 MPa/m。

空间光学相机结构中的机械结合面模型分析

机械结合面是影响结构动力学特性的重要因素,但在空间相机结构设计和分析中却很少应用。着重研究了两种螺栓结合面模型的动力学特性。首先,基于弹簧一阻尼单元模型和虚拟材料模型理论,建立了试验件的两种模型,并确定模型的参数。弹簧阻尼单元参数采用理论和实验结合的方法确定,虚拟材料模型的参数根据模型理论公式确定。然后,通过有限元计算,对比分析了两种模型在有限元情况下的试验件模态。最后比较了两种模型动力学特性的优缺点。结果表明,弹簧阻尼单元模型的振型与实际模态情况较吻合,虚拟材料模型的低阶固有频率值与实际模态情况较吻合。结果为结合面动力学模型在空间相机结构分析中的应用提供了依据。

公路桥梁伸缩缝跳车冲击荷载计算研究

针对跳车对伸缩缝造成的冲击强度问题,提出一种公路桥梁伸缩缝跳车冲击荷载计算方法,首先分析引起伸缩缝处跳车的原因,在此基础上引入分布式弹簧-阻尼单元模型,对车辆经过伸缩缝的过程进行细化分析,根据分析结果对冲击荷载进行计算,可提高计算精度,为相关工程提供借鉴。