轴承内圈故障对轴箱振动特性影响研究

轴箱轴承是动车的关键部件,一旦出现内圈故障,将直接影响列车的运行安全,因此探明发生轴承内圈故障时的轴箱振动特性,具有重要的研究意义。为此开展轴承内圈故障对轴箱振动特性影响研究,基于Hertz接触理论建立考虑内圈多故障的轴承刚柔耦合动力学模型,通过对保持架和滚子转速的误差分析验证模型的准确性;提出基于均方根值(RMS)和变分模态分解(VMD)的时频分析方法,并利用该方法对轴承故障进行识别。结果表明:内圈不同故障引起的轴箱振动响应差异较大,内圈单故障劣化和多故障夹角变化与RMS值具有关联性,多部位故障的RMS值高于单部位故障,且随转速的增大差异更加显著;基于VMD的时频域分析方法能有效反映特征频率与故障部位之间的对应关系,根据时频域分析结果能准确识别故障部位的特征频率且干扰较小。

基于更高速动车转向架的电机吊架开裂原因分析

利用刚柔耦合疲劳损伤评估工具,开展了电机吊架开裂形成机制研究。整备服役提速动车刚柔耦合仿真分析表明:自适应改进设计前期的成果使轮轨匹配回归至合理条件,在λ_(e)=0.10的条件下最高安全速度可达600 km/h;当车速达到或超过500 km/h时,电机吊架下摆运动模态共振且伴有其结构扭曲弹性模态振动,相应的焊缝疲劳损伤评估结果与金相分析的层状撕裂结论相吻合。由此可见,车轮自旋损耗与电机吊架应变能有条件构成强相关性影响关系。如不合理的轮轨匹配条件很难避免轮轨有害磨耗,两者均会产生车轮自旋损耗不确定影响,迫使动车转向架产生横向强迫振动响应。牵引电机的间歇或连续抖振现象会使其组合弹性架悬原型产生摇头冗余约束并对吊架焊缝疲劳损伤产生敏感影响。

满载运煤敞车超常低周疲劳刚柔耦合评估新方法

备用传力路径变化不确定性使准静态应变能成为决定平面心盘旁承接口耦合程度的最重要影响因素之一,既有方法丧失了小位移线弹假设的应用前提。根据这一相关性发现,提出了刚柔耦合疲劳损伤评估新方法。为了攻克散料运输铁路货车刚柔耦合仿真难题,采用了实体单元及边界共节点处理技术。在正常AAR5级谱和局部扭曲叠加谱激励输入下满载运煤敞车刚柔耦合仿真分析表明:上旁承运行荷载增大迫使车体结构扭曲产生不高于2 Hz的低频敏感响应。钩缓冲击座附近焊缝疲劳损伤评估结果与现场塑性破坏完全吻合。由于局部刚度不足,短竖梁补强设计也很难奏效。借鉴通用敞车耳板铆接的设计经验,合理制定了具有针对性的结构补强方案,使满载运煤敞车不会再发生上述塑性破坏。

林业剩余物可调式斜进料盘式削片机主轴刚柔耦合动力学分析

研究新型枝丫材、抚育间伐材等林业剩余物盘式削片机的主轴系统,该削片机刀盘与主轴安装结构的特点,与当下主流安装形式存在差异,验证其主轴系统在切削原木过程中是否符合结构设计要求。采用ADAMS软件与ANSYS软件建立柔性主轴的刚柔耦合模型,在模型中添加切削力周期变化的规律,仿真提取主轴与刀盘连接点位置处主轴轴向与径向振幅情况,得到刀盘在径向的最大振动幅度为175μm,结果按国标对比符合旋转轴长期运行条件。研究结果对新型削片机主轴系统的合理性提供了验证,为削片机主轴系统的结构改进提供了理论依据。

基于有限元模型修正技术的刚柔耦合关系研究

为了尽可能避免因车轮形成中央凹陷踏面磨耗而使铝合金车体产生振动疲劳问题,有必要以有效的有限元模型修正技术来合理构建高铁车辆的刚柔耦合关系。针对德国ICE3原型及一次蛇行现象,提出一种高速转向架动态设计方法,以整车稳定性态分析图来明确自适应改进方向,即λ_(eN)≥λ_(emin)而λ_(emin)=(0.03-0.05)。借用(半)主动车间减振技术,跨越不同速度等级的铁路专线运行亦可实现对中央凹陷踏面磨耗的自清理。拖车TC02/07刚柔耦合仿真与两次跟踪试验在抖车形成机制上得到了具有一致性的分析结论:牵引变流器产生主频约9.2/9.3Hz的横向耦合共振,对车顶的横向角焊缝造成了严重疲劳损伤,但是只要牵引变流器横移模态频率>12 Hz,最好14 Hz,转向架振动报警的安全阈值则可适度提高。

考虑柔性前副车架的汽车比利时路面仿真

刚性副车架无法完全体现本身弹性变形对汽车运动的影响。采用Hypermesh对前副车架进行柔性化处理,并生成刚柔耦合的整车模型。利用比利时路谱对整车模型进行直线仿真,得出刚柔耦合整车的质心处横向、侧向和垂向加速度,并将其与装有刚性前副车架的整车仿真数据作对比。结果表明,刚柔耦合整车的质心处加速度更小,能够更大程度地体现柔性化前副车的架弹性变形对汽车运动的影响。

刚挠板中非隔空多层软板的分层研究

刚挠结合印制电路板(F⁃RPCB)中,非隔空结构多层软板(≥4层)由于软板之间存在特殊的黏结材料,组成成分复杂,压合后可靠性测试时,热冲击测试288℃/10 s/3次,或者回流焊测试时,挠性区域容易出现鼓泡、分层现象。介绍了一种多层软板叠构F⁃RPCB(2R+4F+2R),分析影响F⁃RPCB软板区域层压分层的关键结构因素和工艺方法,并通过机理分析、试验验证,制定出相应的设计方案,提高了多张软板非空腔叠构R-FPCB层压可靠性。

软硬结合板PP偏位问题研究及改善

对于工控类软硬结合板产品,板厚及层间介质层厚度通常都厚于消费类软硬结合板产品。由于介质层厚度较厚,软板层间通常选择多张2116PP。为实现软硬结合板产品的制作,软板层间的PP通常采用PP开窗或开缝的做法。对于单元内有多软板区设计的软硬结合板,PP开窗/开缝的位置多,导致在压板过程中,PP玻纤随着流动的树脂偏移,从而导致PP偏位问题。而当工控类软硬结合板产品同时叠加多软板区产品设计时,该现象愈加明显,进一步导致了软板流胶及揭盖玻纤残留问题的产生。本文主要对PP偏位产生的原因进行研究分析,并通过调整产品叠构、组合胶带等方案尝试解决PP偏位带来的软板流胶及玻纤残留问题。

折叠弹翼展开动力学仿真及优化

为了得到折叠弹翼展开所需的最佳装药量,采用基于浮动坐标系的多柔体系统动力学方法建立了折叠弹翼展开的刚柔耦合动力学模型,以作动力为设计变量,展开时间及弹翼最大应力为约束条件,以过载最小为目标进行优化设计,应用序列二次规划算法求解,得到了最佳作动力曲线,进而得到需用的装药量。仿真结果显示该设计方法有效降低了弹翼展开冲击,可为折叠弹翼设计提供新的思路。

基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab／Simulink^(?)环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。

基于Recurdyn和ANSYS的甘蔗切割机构研究

甘蔗切割机构作为甘蔗种植机的关键机构,它对蔗种的设计长度起到决定性的作用。首先,通过运用Recurdyn的F-Flex完全柔性体方法建立了甘蔗切割器的刚柔耦合模型;其次,对甘蔗设计长度起关键作用的套筒进行了柔性体分析;最后,获得到计算甘蔗设计长度的公式,为以后设计精确的蔗种长度打下了基础。

柔性车辆振动和运行平稳性控制研究

通过对铁道车辆柔刚体系统进行动力学分析,应用独立模态空间控制理论,提出了通过控制车体的一阶垂直弯曲模态和车体浮沉、点头刚体振动模态,改善车辆运行平稳性的混合控制策略。在最优控制基础上,采用磁流变阻尼器作为作动器的半主动控制策略,实现能量消耗和控制效果的协调。机械系统和控制系统的联合仿真结果显示:半主动控制策略较好地抑制了车体低阶弹性弯曲振动和车体浮沉刚体振动;车辆运行平稳性性能的改善接近最优控制策略;对车辆系统而言,半主动磁流变阻尼器的实现是可行的。

新型薄煤层采煤机截割部建模与仿真研究

基于Pro/E、MATLAB、ANSYS、ADAMS和NSOFT软件构造的协同仿真平台,建立了某煤机公司开发的新型薄煤层采煤机截割部刚柔耦合模型并进行动力学仿真,得到采煤机截割部关键零件的应力应变情况,发现壳体和行星架局部出现较大的动应力,结构优化后其应力分布较为均匀,力学性能得到明显的改善;利用NSOFT对截割部输出轴进行疲劳寿命分析,找到其易发生疲劳损坏的薄弱环节。分析结果为采煤机性能改进和结构优化提供了量化依据,缩短了设计周期,具有较高的实用价值。

高速车辆结构振动的独立模态空间控制

铁路高速客车或轻型车辆的车体结构振动不仅影响车辆运行品质,而且导致车体结构动应力的增加和疲劳寿命的降低.本文在建立高速车辆的柔刚体系统动力学模型基础上,应用最优控制理论,提出了抑制车体的特定低阶垂直弯曲振动独立模态空间控制方法和已改善车辆运行平稳性为目标的控制策略,分析结果表明:该控制办法和策略可以较好地降低特定模态振动的幅度,改善车辆垂直运行平稳性.

采煤机截割部振动特性分析

采煤机在工程过程中承受着复杂的载荷冲击,这会使得采煤机截割部出现复杂的振动现象,这种复杂的振动现象一方面会增加螺旋滚筒、摇臂壳体和齿轮传动机构等部件的工作负担,另一方面也会对采煤机的截割性能造成影响。为研究采煤机截割部的工作稳定性,采用集中参数建模法建立采煤机的竖直方向和水平方向振动数学方程,并利用Matlab对其进行求解,得到截割部外载荷作用下,处在不同工作角度时的时域和频域振动特性规律,然后利用刚柔耦合混合建模的方法,建立截割部的三维模型,利用Adams和Ansys联合对截割部的负载进行了动力学仿真分析,得到采煤机截割部动态响应。为研究采煤机截割部的动力学特性提供了新的方法,分析结果为改进采煤机截割部设计、提高其工作稳定性提供了依据。

超轻量化高射机枪刚柔耦合建模和仿真

为深入了解一种大口径超轻量化高射机枪的刚柔耦合特性,建立了该高射机枪的刚柔耦合虚拟样机的仿真模型,对该高射机枪的实际发射过程进行了仿真试验.比较了刚柔耦合虚拟样机模型与多刚体虚拟样机模型的仿真结果,分析了刚柔耦合对高射机枪发射过程仿真中运动学和动力学特性的影响.对比多刚体模型,刚柔耦合模型自动机循环周期增大,枪口振动周期加大,振动速度变小,机匣受力得到改善.

含有柔性电缆的复杂系统装配仿真

将装配单元划分为“刚性组件”和“柔性电缆”,从装配对象建模、装配工艺规划和装配过程模拟三个方面对复杂系统的装配仿真方法进行系统的研究.首先,根据刚性组件和柔性电缆的不同特点,给出相应的建模方法,即针对刚性组件的CAD三维建模方法和针对柔性电缆的虚拟布线方法;然后,将装配过程视为拆卸过程的逆过程,提出含有柔性电缆的复杂系统的装配工艺规划方法,其中考虑了电缆形变过程及相应的模拟方法;最后,以装配工艺为基础对仿真对象进行装配仿真.实例表明,所提出的方法可以用于含有柔性电缆的复杂系统装配仿真.

某型转管机枪刚柔耦合多体发射动力学仿真

以某型转管机枪为对象,研究了将CAD软件中复杂实体模型导入到ADAMS软件中的方法;考虑转管机枪实际射击条件下土壤本构关系和射手边界问题,建立了驻锄—土壤参数模型与人—枪参数模型;以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,采用ADAMS/Flex柔性体模块,建立了某型转管机枪刚柔耦合的虚拟样机仿真模型。通过对所建立的模型构件之间添加相互作用力,并进行多体发射动力学仿真和分析,获得了自动机运动过程中各主要部件的动力学特性。选取机枪自动机的速度和位移为校验指标,通过与试验数据中枪口响应位移比较,证明建立的刚柔耦合模型科学合理、准确有效,为该枪后期的结构优化与改进提供了模拟试验平台。

薄煤层采煤机可靠性分析与疲劳寿命预测

以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立了摇臂壳体和牵引部壳体为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型;根据滚筒工作阻力和采煤机主要技术参数,推导出了采煤机牵引阻力的取值范围,验证了动力学仿真分析中牵引阻力参数设置的正确性;基于Matlab编程,获得了前后滚筒的载荷文件,并通过ADAMS动力学仿真分析,发现了采煤机壳体的应力分布与变形情况,提出了改进措施;基于动力学仿真结果中壳体关键节点的主应力载荷,获得了用于疲劳寿命分析的载荷谱,通过疲劳寿命计算,得到了壳体的最小疲劳循环次数和疲劳损伤值,发现了壳体疲劳寿命的薄弱环节。为研究设备在大范围刚性运动与柔性构件小变形运动时的应力、变形和疲劳寿命情况提供了新的方法。

折叠弹翼展开的刚柔耦合动力学分析

为了更精确的计算折叠弹翼展开的动力学响应,基于柔性多体系统动力学建模方法建立了弹翼展开的刚柔耦合动力学模型。引入固定界面子结构法并作适当修正来描述弹翼,有效考虑了边界处的效应,提高了计算的精度,并可使用模态应力恢复的方法得到弹翼的动应力。以某导弹折叠翼为例进行展开动力学分析,结果表明了该建模方法的有效性。