基于Hertz接触理论的转子碰摩模型

对转子系统转、定子碰摩故障的过程进行了研究 ,建立了一个基于Hertz接触理论的转子非线性碰摩模型。通过对不同碰摩模型进行理论分析及数值仿真的对比研究表明 :基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型能更深刻地反映转、定子碰摩过程的本质特征 。

刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析

对以Hertz接触理论为基础的四种接触力模型进行了比较分析,并通过两球一次对心碰撞过程数值模拟结果来进一步说明不同接触力模型的特性,仿真结果表明:与纯弹性接触力模型相比,Hunt-Crossley(H-C)接触力模型、Lankarani-Nikravesh(L-N)接触力模型以及Flores接触力模型由于考虑了碰撞过程中的能量损失,因此更加符合实际碰撞情形。此外后三种接触力模型中,H-C接触力模型和L-N接触力模型更适合用来处理大恢复系数的碰撞问题。在分析间隙机构的动力学特性时,可以为接触力模型的合理选择提供依据。

基于Hertz接触力模型的惯性平台内框架组件失稳倒台动力学建模与仿真分析

针对惯性平台内框架失稳倒台故障,基于Hertz接触力模型建立内框架组件倒台时的动力学模型,全面分析了倒台时内框架与挡块的碰撞力变化过程。之后使用Ansys Workbench仿真软件,建立并分析平台内框架失稳倒台的动力学模型。计算出在倒台过程中挡块的应力分布云图。将两者相比较,证明了所建立的动力学模型以及各项分析的正确性,为后续的平台设计提供了重要的参考。

基于Hertz接触模型的碰摩转子动力学响应研究

根据Jeffcott转子的碰摩原理,在线性碰摩微分方程的基础上,基于Hertz弹性接触理论描述非线性碰摩力,建立了非线性碰摩模型,对线性模型和Hertz模型进行了比较。鉴于汽轮机碰摩位置的碰摩半径、材料都不相同,利用Hertz模型研究的不同刚度下的碰摩动力响应对判断碰摩位置有指导意义。

基于Hertz接触力模型的齿轮传动系统力学分析与仿真

基于Hertz接触力模型,建立了行星传动齿轮的形变计算模型,根据齿轮的形变量计算了其对传动系统回差的影响。同时使用有限元仿真分析软件,对齿轮的形变量进行了仿真分析,并将仿真分析结果与理论计算结果进行对比,证明了使用有限元仿真分析软件可以较为准确地计算特定载荷下的齿轮的形变量,为研究齿轮的形变计算提供了一定的参考。

应力松弛对颗粒物质弹性性质的影响及等效介质模型校正研究

未固结碎屑砂岩储层是国内外重要的油气储层类型之一,其物理本质是由离散颗粒组成的软凝聚态物质.在地震勘探中通常使用Hertz-Mindlin等效介质模型来计算未固结砂岩的地震弹性特征,但该模型在使用中通常会得到明最偏高的剪切模量值.基于3D离散元技术,对颗粒介质在单轴压缩与纯剪两种过程中的力学响应进行离散元数值模拟,从微观颗粒尺度和细观力链尺度分析等效介质模型产生预测误差的可能机制,结果表明颗粒相对滑动、旋转、重排列等造成的应力松弛作用对体积模量计算结果的影响较弱,但在剪应力扰动下这种松弛作用所形成的细观不均匀应变对剪切模量的计算会有明显影响,是等效介质模型形成预测误差的主要原因.在此基础上给出了利用切向刚度校正因子C及组合参数R/R对Hertz-Mindlin等效介质模型进行修正的方法,以考虑颗粒间松弛作用及颗粒不规则性对该模型计算结果的影响,并应用于实际测井资料中验证了方法的正确性.

粗糙表面接触模型的研究进展

实际工程中的接触表面都不是绝对光滑的,当两物体相互接触时,真实表面的接触实际上是微凸体间的接触。粗糙表面间的接触行为对摩擦、磨损、润滑、密封和传热等有着重要的影响,是摩擦学研究的主要课题之一。介绍了Hertz弹性接触模型、统计学接触模型和分形接触模型,对粗糙表面接触模型的研究现状和进展作了分析和评述。由Hertz模型只能求解一些几何形状比较规则的物体,应用范围非常有限;各种统计学模型都是经过简化的理想模型,这些简化究竟能导致多大误差目前还没有精确的分析;分形模型利用了包含全部表面粗糙度信息的分形参数D和G,其对粗糙表面接触性质的预测不受仪器分辨率和取样长度的影响,使预测具有惟一性或确定性。

地震时桥梁碰撞分析的等效Kelvin撞击模型

建立地震时桥梁碰撞分析的Kelvin撞击模型的参数确定方法。基于Hertz接触理论,考虑波动效应,按照最大撞击力与最大撞击变形的比值,确定Kelvin撞击模型的碰撞刚度;数值分析了影响Kelvin撞击模型阻尼系数取值的邻梁碰撞恢复系数。结果表明:Kelvin撞击模型的碰撞刚度随Hertz接触刚度、撞击速度以及短梁与长梁的长度比的增大而增大;波动效应对碰撞刚度的影响明显,不能忽略;邻梁碰撞恢复系数随撞击速度增大而减小,随短梁与长梁的长度比减小而减小;确定Kelvin撞击模型的碰撞刚度和邻梁碰撞恢复系数对城市桥梁的合理取值范围应分别为3×105kN/m―6×105kN/m和0.7―0.95。

地震中结构碰撞的接触单元模型的改进算法

针对用于地震碰撞分析的接触单元模型提出了一种改进求解方法。该方法把碰撞问题等效为一个弹簧—振子模型,由振子、弹簧和阻尼器构成。振子的运动过程代表碰撞的压缩和恢复过程。可以通过对运动方程的求解,得到相对压入量、相对压入速度、碰撞力、碰撞持续时间及其相互关系。该求解方法没有像常用求解方法假设压缩过程和恢复过程中耗散能量相等或者相对压入速度绝对值相等,所以可以得到精确解或者无限接近精确解的近似解。在碰撞中能量耗散较小的情况下,Hertzdamp模型常用求解方法得到的结果接近精确解;而当能量耗散较大时,与精确解的差别就比较大。改进算法不论碰撞中能量耗散大或者小,都可以得到无限接近精确解的结果。因此,改进算法比常用算法更具优越性,尤其是对于存在大量能量耗散的地震碰撞问题。

基于非理想Hertz线接触特性的圆柱滚子轴承局部故障动力学建模

传统方法对圆柱滚子轴承局部故障动力学的分析都是基于Hertz线接触理论,然而当轴承的滚子为凸度形状时,滚子素线不为直线,滚子与滚道之间的接触问题已经超出Hertz线接触理论的范畴。针对这个问题,以滚道表面存在局部故障的圆柱滚子轴承为研究对象,提出考虑滚动体与内外圈滚道之间非理想Hertz线接触特性和时变位移激励的圆柱滚子轴承局部故障动力学模型,研究位移激励形式和局部故障尺寸对圆柱滚子轴承振动特性的影响规律。研究表明,该模型能克服传统的线接触经验公式无法考虑滚子与滚道曲率的缺点,能更加准确反映圆柱滚子轴承滚道表面局部故障与滚动体接触的实际情况,为滚动轴承早期局部故障动力学分析和诊断工作提供新的计算方法和一些有价值的结论。

颗粒弹塑性碰撞理论模型

以Hertz弹性接触力学为基础,假设材料为弹塑性强化材料,并考虑接触压力作用下颗粒球体接触面上材料进入塑性阶段后的应力调整与释放,提出了一种新的颗粒弹塑性接触理论。以此为基础,在准静态假设的基础上,研究了颗粒间的弹塑性碰撞问题,推导了相应的计算公式,并与其它弹塑性接触模型进行了比较。结果表明:按照该文模型预测的荷载变位曲线介于Hertz弹性解和Thornton解之间;强化系数越高,荷载变位曲线越接近Hertz弹性解,强化系数越低,越接近Thornton解,Thornton模型为该文模型的一个特例。在颗粒弹塑性碰撞过程中,本文理论预测的冲击力远远小于Hertz弹性解的预测结果,更与实际情况相符。

频域寄生电容法变频电机Hertz轴承电流密度计算

提出应用频域寄生电容法计算Hertz轴承电流密度。该种方法以电机系统内的寄生电容为研究对象,通过解析法确定其频域特性,结合电机内耦合电容拓扑结构计算轴承电流。本文以一台3k W变频电机为研究对象,通过解析法确定其各部分寄生电容的频域特性,并通过阻抗分析仪对计算结果进行校验。根据变频器电机系统耦合电容模型列写轴承电流线性微分方程,通过一般线性扩展法对其进行求解,求得轴承放电电流。搭建轴承电流测量平台,对轴承电流进行测量,与计算结果基本吻合。最后应用接触力学中的经典Hertz理论求得轴承接触面积,进而计算轴承电流密度。该种轴承电流密度计算方法为定量评估轴承电损伤提供了理论依据。

土层锚杆模型试验研究

针对土层锚杆应力分布的复杂性,进行室内模型试验,利用所得数据,绘制了拉力型锚杆和压力型锚杆杆体全长上的应变分布曲线、同列锚杆锚固段末端点以及坡面处的应变分布曲线。在所得曲线的基础上,对坡体中锚杆的应力分布特征以及变化规律进行了分析及讨论,从而对其工作性能和加固机理进行初步研究。介绍了锚杆上剪应力分布的理论解,并将试验结果与理论分析结果进行了对比,两者基本吻合,验证了本试验结果的合理性和可靠性。

一种基于非线性弹簧新的球轴承接触有限元模型

基于Hertz接触理论和非线性弹簧模型提出了一种新的球轴承有限元建模方法。所提方法在沟道圆心间设置非线性弹簧,采用Hertz理论建立非线性弹簧力与变形关系,通过非线性弹簧长度判断球体是否与套圈发生接触。数值算例表明该方法人计算结果与Hertz理论解一致,说明该方法可行有效,并且此方法精度较高。

基于Mindlin理论Winkler地基参数的Kalman滤波识别

提出了Winkler地基参数的Kalman滤波识别方法。引入Mindlin理论后,推导了Winkler地基上板的控制微分方程。利用Fourier变换,推求了Winkler地基上简支板的Fourier闭式解。推导了Winkler地基参数的Kalman滤波方程,研究了Winkler地基参数的Kalman滤波识别的具体计算步骤。研究表明,运用Kalman滤波理论进行Winkler地基参数的识别,能有效地估计Winkler地基参数;Winkler地基参数的滤波收敛速度和精度受地基参数初始值选取和位移实测资料的影响,且Kalman滤波理论也可用于其他地基模型地基参数的识别。

滚动轴承力学模型的研究及其发展趋势

简述滚动轴承力学模型研究的基础理论 ,介绍了滚动轴承从静力学模型分析到动力学模型分析的原因和各阶段主要成果 ,回顾了国内外轴承仿真技术的现状 。

滚动轴承力学模型的研究及其进展

概述了滚动轴承力学模型研究的基础理论,分析了滚动轴承从静力学模型分析到动力学模型分析的原因和各阶段主要成果,总结了国内外轴承仿真技术的现状,最后讨论了滚动轴承力学模型研究的最新动向和发展趋势。

未固结砂岩地震弹性性质的岩石物理模型表征研究

未固结碎屑砂岩储层是国内外重要的油气储层类型之一。在地震勘探中通常使用Hertz-Mindlin(H-M)接触模型来计算未固结砂岩的等效弹性特征。由于未固结碎屑砂岩在结构上具有不规则排列特征,在弹性波作用下颗粒间的应变特征不满足H-M接触模型的基本假设,造成该模型在使用中会得到明显偏高的剪切模量值。针对这些不足,本文给出了利用切向刚度校正因子C及组合参数R/R对H-M接触模型进行修正的方法,以考虑颗粒间松弛作用及颗粒不规则性对该模型计算结果的影响。分选性是未固结碎屑砂岩重要的结构特征,利用对未固结碎屑砂岩样品实验测试结果定性分析了分选性变化对介质储集层物性特征及地震弹性特征的影响,并结合岩石物理相关理论建立了表征未固结砂岩分选性变化对地震弹性特征影响的地震岩石物理模型。

隧道围岩变形及支护刚度三维分析模型研究

鉴于既有力学模型在分析三维隧道施工力学问题时存在精度不高、计算资源要求高和计算时效不能满足工程要求等诸多困难,将隧道围岩视为半无限大或无限大弹性体,以作用于洞壁和掌子面处的等效作用力模拟隧道开挖效应,建立了一种深埋圆形隧道的三维分析模型.基于Mindlin解和Kelvin解分别推导了掌子面在洞口附近和掌子面远离洞口两种工况下围岩位移的积分计算公式,并编制了相应的计算程序,然后将待开挖介质视为"支护体",通过刚度分析将支护反力引入力学模型,推导了围岩变形的求解方程,可以快速计算隧道围岩变形场和围岩对支护结构刚度需求的量化值.研究结果表明:两种工况下围岩位移的分布规律基本一致,掌子面距离洞口较近时,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值的解析和数值结果分别为6.1 mm和5.5 mm,隧道横截面掌子面处径向位移最大值分别为2.4 mm和2.6 mm,误差分别为9.8%和8.3%;在掌子面距离洞口较远的工况下,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值分别为6.0 mm和5.7 mm,误差为5.0%;对于任选的一组隧道围岩和支护结构参数,考虑支护反力后计算得到的围岩纵向变形与数值分析结果吻合较好,超前位移分别为3.6 mm和3.0 mm,最终位移分别为9.1 mm和8.5 mm,误差分别为16.7%和6.6%;大岗山隧道2#压力管道的超期变形的计算结果和监测结果分别为0.4 mm和0.4 mm,最终变形分别为1.0 mm和1.1 mm,误差分别为0和10%.基于变形控制标准和新建力学模型可对围岩的刚度需求进行量化计算并指导支护结构设计参数的确定.

基于Zig-Zag模型夹层板振动与声传输特性数值模拟研究

基于Zig-Zag变形假定和板Mindlin一阶剪切理论,建立了复合材料夹层板有限元动力单元模型,分别对上、下面板和芯体建立了三个独立坐标系,考虑各部分转角变量独立,为具有厚夹芯和软夹芯的复合材料夹层板的动力分析提供了一种更为准确的有限元模型。采用有限元/边界元方法,建立了嵌在无限大障板上夹层板声传输的计算模型。通过推导的模型编制计算机程序,针对典型结构研究分析了芯板材料参数和厚度的变化对结构的动力特性的影响,并研究分析了在平面声波入射和混响声场入射情况下夹层板芯层材料参数、芯层厚度的变化对传声损失的影响。数值计算结果揭示了夹层板的动力特性和传声特性,对改善夹层板的力学和声学特性提供依据,对夹层板的设计有一定的指导意义。