低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。

空气弹簧隔振器样机垂向刚度特性建模与实验

空气弹簧隔振器被广泛用于精密仪器和生产设备隔振,其刚度-重力平衡点位置关系,即刚度特性是分析其与其他新兴隔振技术相互作用的重要依据。依据理想气体状态方程建立了某型空气弹簧隔振器样机的垂向刚度特性模型。综合整机振动实验结果与密封橡胶膜的刚度特性测量结果,间接测量了实物样机中空气弹簧的刚度特性。基于实验数据修正了模型,采用幂多项式拟合了气室体积-重力平衡点位置改变量的非线性曲线。减少了模型的刚度计算误差,为后续技术改造奠定了基础。

基于精细传递矩阵法的气囊隔振器横向刚度特性分析

构建并求解了预载条件下气囊隔振器的囊体力学模型,提出了一种气囊隔振器横向刚度特性的参数化计算方法。在考虑囊体预应力的条件下构建了囊体力学模型,引入位移中间向量并采用精细积分法推导了囊体状态向量间的传递矩阵,利用迭代法解析了囊体状态向量、内部压力以及结构参数之间的耦合变化关系,基于边界条件完成了囊体刚度的参数化求解,结合理想气体刚度模型完成了气囊隔振器横向刚度特性的计算分析。对比试验结果,验证了横向刚度特性计算方法的正确性,探究了主要设计参数对刚度特性的影响规律。

膜式空气弹簧变活塞型线对静刚度特性的影响

现代汽车悬架技术的快速发展,要求汽车在操纵稳定性、行驶平顺性等方面进一步提高性能。高度和刚度可调、吸振能力较佳和使用寿命较长的空气弹簧在中高端乘用车上得到使用。活塞型线对空气弹簧的刚度特性影响较大,不同的活塞型线会直接影响空气弹簧的有效作用直径。文章以乘用车膜式空气弹簧为研究对象,设计了四种不同的活塞型线(L型、S型、O型、反O型),基于有限元分析软件ABAQUS研究分析了不同初始内压下活塞型线对空气弹簧刚度特性的影响。结果表明,O型活塞空气弹簧的承载能力最强,反O型与O型活塞成对称结构,其承载能力最弱,随着初始内压的增大,其承载能力的差距会愈发明显,S型活塞空气弹簧的承载能力介于O型与反O型活塞之间,并表现出理想的反S特性。

空气弹簧的现状及其发展

空气弹簧在振动控制上有着卓越的表现,受到广大科研人员的关注。此文章简要介绍了国内外空气弹簧的诞生、发展历史、现状、应用范围和它的主要特点。针对空气弹簧的相关理论,刚度特性、频率特性、阻尼特性和非线性特性等方面进行了详细论述。空气弹簧具有的非线性特性是强非线性,它的非线性主要由材料非线性、几何非线性和接触非线性组成。对国内外现有的空气弹簧类型进行了简要说明。并分机械式、电子控制式和智能控制式三个方面阐述了空气弹簧控制系统发展的历史阶段和发展趋势,根据国内外相应的资料对空气弹簧的几种破坏形式作了简介,最后指出了空气弹簧未来的四个研究方向:主附气室体积比对空气弹簧性能影响的研究,空气弹簧非线性特性的研究,空气弹簧的智能控制系统的研究,高强度高耐磨性耐寒的空气弹簧气囊材料的研究。

多曲囊式空气弹簧非线性弹性特性研究

分析了多曲囊式空气弹簧的材料、几何和接触等非线性力学特性,提出采用非线性有限元研究空气弹簧非线性弹性特性的方法。根据有限元方法建立了空气弹簧的有限元分析模型,进行了有限元计算和试验研究,计算结果与试验结果吻合较好,验证了所采用的研究方法和分析模型的正确性和有效性。在此基础上,研究了充气压力、胶囊参数及附加气室容积对空气弹簧弹性特性的影响,结果表明:空气弹簧的承载能力和刚度随充气压力增加而增大;胶囊的帘线角和附加气室容积对空气弹簧弹性特性有较大的影响;帘线网格间距、帘线层间距、帘线层数及帘线材料对空气弹簧弹性特性影响不大。

空气弹簧非线性弹性特性有限元分析

应用 ABAQU S非线性有限元分析软件 ,对空气弹簧进行有限元建模 ,计算其静态刚度特性。理论计算结果与试验结果比较吻合。最后对影响空气弹簧弹性特性的主要参数进行了讨论。

计及接触摩擦的多片钢板弹簧刚度特性的研究

建立某重型载货汽车后悬架12片等厚钢板弹簧自由状态模型,利用ANSYS软件的接触非线性功能,进行钢板弹簧的刚度特性分析,得到其载荷-变形曲线和应力分布;同时对钢板弹簧进行试验。结果表明,刚度的计算值和测试值基本吻合,应力的计算值和测试值误差较小,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况。

空气弹簧系统垂向刚度特性的有限元分析

对空气弹簧系统材料非线性、几何非线性和状态非线性问题以及气固耦合问题进行了理论分析,得到了在有限元分析中的处理方法.用有限元软件ABAQUS建立了空气弹簧系统有限元模型,其中帘线采用rebar单元.计算了空气弹簧系统的垂向刚度,并分析了气体压力和帘线角对垂向刚度的影响.有限元计算结果表明,空气弹簧系统垂向刚度随气体压力的增加而增加,随帘线角的增大而略减小.

单气室变截面空气弹簧刚度特性及影响因素分析

研究膜式空气弹簧的刚度特性,分析影响膜式空气弹簧刚度的因素。活塞形状是影响膜式空气弹簧的主要因素,不同的活塞形状对应着不同的刚度特性。膜式空气弹簧的刚度特性没有统一的标准,每种活塞形状都有相对应的刚度特性。基于膜式空气弹簧的这种特点,推导出曲线回转体空气弹簧的刚度公式。其中,活塞作用高度与空气弹簧位移的关系是推导单气室变截面空气弹簧刚度特性的关键因素,提出分段推导活塞作用高度与空气弹簧位移关系的方法。在建立单气室变截面空气弹簧的模型过程中,分析活塞结构尺寸变化对单气室空气弹簧刚度特性的影响。在空气弹簧基本结构尺寸确定的条件下,活塞内锥角和活塞高度变化是影响单气室变截面空气弹簧的主要因素。

空气弹簧力学模型与特性影响因素分析

刚度特性、频率特性和阻尼特性直接影响空气弹簧的隔振性能。利用工程热力学理论,建立了有、无附加气室空气弹簧的力学模型,推导出空气弹簧刚度与频率的数学表达式,并对影响空气弹簧特性的主要因素进行了分析。研究结果表明:空气弹簧具有明显的非线性特性,在外载荷变化大时,自振频率基本保持不变;空气弹簧的工作气压、有效面积变化率、工作容积、工作状态及节流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。

囊式空气弹簧刚度特性的非线性有限元法研究

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向和横向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向和横向特性的影响。通过与试验结果比较,证明了该方法确实可行。

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.

空气弹簧非线性横向特性的有限元计算

根据超弹性材料的非线性本构关系,考虑空气弹簧的材料非线性、几何非线性和接触非线性问题,应用MSC.Marc软件建立了空气弹簧的有限元模型,以计算空气弹簧横向载荷与横向位移响应特性,得到其非线性横向刚度曲线,并通过实测数据验证了这一计算的合理性。并据此研究了内压、帘线角、帘线层数、帘布线厚度等空气弹簧参数对横向刚度的影响,以及帘线角对胶囊各铺层应力的影响,为空气弹簧的优化设计和横向特性分析提供了新思路。

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。

高速动车组空气弹簧横向非线性动力学模型研究

针对基于气动力学原理和空气弹簧几何结构推导出的空气弹簧横向刚度解析解不易直接应用于高速动车组动力学计算的问题,通过拟合非线性有限元计算的空气弹簧横向刚度特性曲面,参考空气弹簧横向刚度解析解公式的形式,建立空气弹簧横向刚度的二次函数模型;对空气弹簧的横向刚度二次函数模型中的二次项系数进行修正,又可得到空气弹簧的纵向刚度二次函数模型;将由横向刚度和纵向刚度的二次函数模型构成的空气弹簧横向非线性模型引入高速动车组的动力学计算,并与空气弹簧线性模型进行对比。结果表明:空气弹簧的横向非线性特性对高速动车组直线运行时的横向平稳性影响不大,但会降低高速动车组的曲线通过性;在高速动车组的动力学分析中采用空气弹簧横向和纵向刚度的二次函数模型,不但能够体现空气弹簧实际的横向非线性特性,而且能够提高高速动车组动力学模型的计算精度。

基于空气弹簧非线性横向刚度的高速客车动力学仿真

运用非线性有限元分析技术,研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性,分析考虑了大变形的几何非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧横向刚度非线性特性较为精确的描述。基于这一横向刚度,对安装空气弹簧的高速客车转向架进行了非线性暂态曲线通过的动力学仿真,获得了较为精确的结果。

空气弹簧刚度特性模型及气体非理想化修正方法研究

基于范德瓦耳斯方程建立了3类空气弹簧的刚度特性模型,通过理论分析可知,以往的模型不能反映范德瓦耳斯常数、空气弹簧初始压力和温度等气体非理想化因素的影响,为此引入一个表征气体非理想化特性的无量纲因子H进行修正。仿真计算结果表明,在低温高压的情况下,基于理想气体状态方程的空气弹簧刚度特性模型存在较大误差;

膜式空气弹簧非线性垂向刚度研究

基于Firestone公司生产的1T15M-2膜式空气弹簧,运用膜式空气弹簧的理论刚度计算公式对空气弹簧的垂向刚度进行了分析。通过在ANSYS中建立该空气弹簧的精确模型,运用非线性有限元并逐次迭代的方法进行了计算,得到了空气弹簧在三种不同气压下的垂向刚度。仿真及理论计算的垂向刚度与试验数据基本一致。理论分析表明由有效面积变化产生的垂向刚度最大达到了总垂向刚度的一半以上,计算时不能忽略不计。该方法对于任意截面活塞的空气弹簧垂向刚度的计算有一定参考价值。

ANSYS在AMB转子系统动力学特性分析中的应用

利用ANSYS软件对AMB转子系统动力学特性进行分析研究是目前在磁悬浮理论研究中的一个热点。讨论了在ANSYS中,AMB转子系统动力学特性分析的基本方法和过程。针对AMB的特征,将其模拟为具有一定刚度和阻尼的弹簧模型,并针对一个实际样机进行了初步分析。方法可以简化计算的过程,但对于其结果可能还有一定的误差。在此基础上,提出了修正的方法。结果和构思对今后AMB转子动力学特性的有限元分析研究有一定的借鉴作用。