钢-橡胶辊对滚过程中橡胶层刚度和阻尼特性分析

为了确定钢-橡胶辊挤压对滚过程中橡胶层的动态特性,对橡胶材料进行单轴拉伸和动态机械分析(dynamic mechanical analysis,DMA)实验,对实验数据进行拟合分析,叠加三参数Mooney-Rivlin超弹模型和5阶Prony级数形式广义Maxwell黏弹模型建立橡胶材料的超弹-黏弹本构模型。通过有限元仿真得到动态加载下橡胶层的力-位移滞回曲线,并计算分析不同载荷、转速、橡胶硬度和橡胶层厚度下的橡胶层动刚度和等效阻尼比。分析结果表明,橡胶层动刚度随着载荷、转速和橡胶硬度增加而增加,随着橡胶层厚度增加而减小。等效阻尼比随着载荷和层厚增加而增加,随着转速和橡胶硬度增加而减小。橡胶硬度和橡胶层厚度对橡胶层的动刚度和等效阻尼比有显著影响,在设计过程中需要重点考虑。

含主动约束阻尼悬臂梁两种减振机理的模拟

以部分贴敷主动约束阻尼(active constrained layer damping,简称ACLD)悬臂梁为对象,研究了其所包含的两种减振机理的模拟方法。首先,通过分析ACLD结构的受力及变形,描述了ACLD减振中所包含的黏弹性层剪切耗能和压电层反相阻滞作用两种减振机理;其次,将黏弹性剪切变形体现在形函数中,再结合压电方程与力学公式推导出压电阻滞力,创建了包含两种减振机理的ACLD处理复合梁的动力学模型;最后,通过组建的ACLD悬臂梁减振实验系统对仿真分析结果进行了验证,同时对比分析了仅包含被动约束阻尼或压电反相阻滞单一减振机制以及ACLD处理时复合梁的时域响应。结果表明:仿真计算与实验值的最大偏差为18.6%,证明了所创建的包含两种减振机理分析模型的合理性;ACLD由于同时包含两种减振机理,其减振效果要优于单一的振动控制方法。

基于刚柔耦合建模的平行分度凸轮机构动力学分析

在分析平行分度凸轮机构特点的基础上,提出了基于多体系统动力学的动力学建模方法。利用ADAMS、Pro/E、ANSYS三种平台联合建立了平行分度凸轮机构的刚柔耦合的动力学模型。对模型进行了仿真研究,根据仿真分析的结果得出,工程中广泛应用的变余弦运动规律不适合高速、重载、精密传动的间歇机构。详细说明了负载、转速、动程角对系统输出响应的影响。

反映阻尼影响的混凝土弹塑性损伤本构模型

通过引入有效阻尼应力和阻尼应力,提出了一种基于损伤的阻尼模型,并与混凝土弹塑性损伤本构模型相结合,建议了一类可以直接在材料层次考虑阻尼耗能影响的弹塑性损伤本构模型。当材料处于线弹性阶段,该阻尼模型退化为经典的Rayleigh刚度比例阻尼;同时,还可以描述材料非线性阶段损伤演化引起的耗能能力降低、裂缝闭合后耗能能力(部分)恢复等典型的非线性结构阻尼行为。利用建议的本构模型,通过HHT-α方法可以将结构的动力非线性分析转化为常规的无阻尼结构动力学问题来处理,十分方便有限元方法实现。对Koyna大坝的地震动时程分析结果表明了建议模型及其数值算法的有效性,可以应用于混凝土结构的非线性动力反应分析。

惯性导航平台减振装置设计及其动态特性分析

针对惯性导航平台隔离振动的要求,在分析惯性导航平台振源基础上,结合减振理论,设计了该平台的减振系统。基于复刚度模型的橡胶减振系统理论,实验测试得到橡胶减振器多种工况下的参数-刚度、损耗因子。建立了减振系统的有限元模型,通过模态分析获得减振系统的前12阶固有频率,并通过谐响应分析方法分别获得发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励下的位移响应,结果表明所设计的减振系统固有频率远离发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励频率、位移响应幅值小,具有良好的减振效果。

基于刚柔耦合模型的平行分度凸轮机构动力学分析

针对平行分度凸轮机构,以机械系统动力学为理论指导,综合考虑输入轴扭转、输出轴扭转以及凸轮与滚子之间的接触问题,建立了平行分度凸轮机构三自由度扭转动力学模型.在此基础上,结合Pro/E、ANSYS及ADAMS软件,建立了平行分度凸轮机构刚柔耦合虚拟样机,模拟实际工况并对其进行仿真分析,研究了输入转速、轴向负载、径向负载等因素对其动态性能的影响.该研究对平行分度凸轮机构的设计、加工以及安装具有指导性意义.

高阻尼橡胶支座隔震桥梁简化力学模型动力分析

高阻尼橡胶支座作为隔震支座具备承载能力、恢复力和阻尼(吸收能量)三位一体的功能。以某一采用高阻尼橡胶支座进行隔震的规则连续梁桥为例,进行简化力学模型动力学分析。利用Opensees软件建立双质点简化力学模型,并与SAP2000有限元分析模型进行对比,研究简化力学模型的可行性与计算精度。结果表明:简化力学模型可以较为精确地计算出隔震桥梁的响应幅值;在相同地震波作用下,简化力学分析模型的分析结果基本能够满足工程精度要求并与有限元分析模型结果较为接近。

高速铝带轧机振动测试分析与振动机理研究

针对某大型企业2800四辊可逆式轧机出现的严重振动问题,为掌握轧机的振动规律并确定振源,进行了现场测试研究。从实际轧机机组运行中采集多物理过程的表现状态与过程信息,对轧机垂直系统振动特性进行了测试研究,确定了其振动机理和振源。采用六自由度简化弹簧质量系统建模对轧机固有特性进行了仿真分析。测试与分析表明:主导振动为轧机垂直系统的自激振动,确认振源在辊缝,确认辊缝多因素耦合导致的轧制过程动力学响应最为突出,得出了工作辊动力学行为的集中频带与核心频率。分析结果和诊断结论对于制定合理的结构动力学修改策略,消除轧机自激振动具有重要的意义。

阻尼对高速凸轮机构动力学的影响分析

建立了考虑阻尼因素的等效单自由度高速凸轮机构的动力学模型,以正弦加速度运动规律方程为激振函数,推导出了从动件系统主振段和余振段的位移和加速度动态响应方程并绘制出了动态响应变化曲线,得出了不同阻尼比和周期比对主振段和余振段的动态响应,从而为高速凸轮机构的合理设计提供了一定的理论依据。

电涡流耗能动力吸振器设计与试验研究

针对飞机垂尾抖振抑制的需要,提出一种空间布局紧凑、基于非接触式电涡流耗能机理、阻尼可设计的动力吸振器设计方案。电涡流耗能机制的引入保证该动力吸振器具有良好的环境适应性、耐久性和可靠性。基于电磁场理论,建立了电涡流阻尼力的计算模型,获得电磁阻尼的设计规律,通过与试验结果对比,验证了电涡流阻尼模型的准确性。并以等效悬臂梁结构为对象,应用最优参数设计原理确定动力吸振器参数,设计制造了动力吸振器样机。试验结果表明,该电涡流动力吸振器具有良好的吸振性能,最大减幅比可达98%。

含间隙圆柱分度凸轮机构的刚柔耦合动力学分析

为了研究凸轮与滚子之间的间隙以及输入输出轴的柔性对圆柱分度凸轮机构的动态性能影响,提出了一种对含间隙圆柱分度凸轮机构的刚柔耦合动力学分析方法。运用ANSYS软件对柔性输入输出轴进行模态分析,并导入到ADAMS动力学分析软件中,利用ADAMS软件提供的双向碰撞函数,建立了含间隙和柔性轴的圆柱分度凸轮机构刚柔耦合虚拟样机模型,实现了圆柱分度凸轮机构的动力学仿真与分析。结果表明:柔性轴会引起分度转盘的转速波动,间隙的存在和输入轴转速的提高会使分度转盘的瞬时角加速度和滚子与凸轮间的接触力成倍增加,为高速高精度圆柱分度凸轮机构的设计与制造提供了理论依据。

平行分度凸轮机构的精度分析

本文对凸轮机构的各原始误差对从动件输出的影响作了系统分析,建立了凸轮机构误差对输出性能影响的通用分析力学模型。把各原始误差视为随机变量,推导了凸轮机构误差分析计算公式,对不同类型误差的影响及各种运动规律对误差的敏感性作了系统分析。本文还对平行分度凸轮机构进行了实例分析计算,论证其正确性。

机敏约束层阻尼薄板有限元建模与实验研究

基于Kichhoff薄板理论,考虑基层、粘弹性层和压电层的耦合运动及位移协调关系,采用有限元法建立了机敏约束层阻尼结构的单元动力学方程。在单元组集后的系统总动力学方程中将基层的弹性结构阻尼以比例阻尼的形式给出,同时为表征粘弹性材料随温度、频率变化的力学特性,结合GHM(GollaHughes-Mctavish)模型推导出了结构的有限元总动力学分析方程。以局部覆盖机敏约束层阻尼的对边固支板铝板为实例,通过动力学参数理论计算与模态试验对比分析,结果表明:考虑基层阻尼后的分析结果明显好于不考虑基层阻尼的分析结果,与实验更接近;在总动力学方程中引入GHM模型,可以用相对较少的耗散自由度得到较准确的有限元动力学模型,减少了计算工作量。

双电机驱动自同步振动磨动力响应研究

以双电机驱动自同步振动磨为研究对象,对其进行简化处理,建立力学模型。通过对其施加X,Y方向的简谐激振力,建立无阻尼系统强迫振动和有阻尼系统强迫振动的数学模型,在此基础上,确定Rayleigh阻尼的常数α和β,利用有限元ANSYS软件进行瞬态动力学分析,研究其在动载荷作用下的变形情况。研究结果表明:在工况频率16 Hz下,节点运动轨迹更接近圆形,距理想粉碎效果的圆形轨迹较近,粉碎效果较好,进入稳定期的时间较快;在共振频率42 Hz下,节点轨迹振幅更大,进入稳定期较慢,阻尼对振动的衰减作用较强;不同阻尼比对振动的衰减作用成正比关系。因此,可以通过控制阻尼比等参数获得更有利的研磨效果,提高研磨效率。

基于冲击模型的含间隙高速凸轮机构动力学分析

为了提高含间隙高速凸轮机构动态性能。采用二状态冲击副模型模拟凸轮和从动件间的间隙,构建考虑阻尼的含间隙凸轮机构动力学模型。以摆线凸轮曲线为激振函数,采用有限差分法求解动力学方程。对含间隙动力学模型进行时域和频域分析,绘制相应的加速度时域和频域响应图谱,得出了阻尼比、周期比对动态响应的影响,并对常用的几种高速凸轮曲线进行动力学分析。得出:间隙存在会导致系统响应精度变差;间隙对从动件升程加速段的影响较小;对减速段和休止期影响较大;传统理论在间隙动力学中的应用存在局限性。

基于虚拟样机技术的内平动分度凸轮机构动力学分析

针对内平动分度凸轮机构的动态特性分析,综合考虑弹性变形、惯性负载等因素,提出了基于刚柔耦合的动力学建模方法。利用SolidWorks、ADAMS及ANSYS软件建立了机构的刚柔耦合动力学仿真模型,分析凸轮–针齿间的接触力、负载及转速对内平动分度凸轮机构动态性能的影响。研究结果表明:在一定工况下,同一分度期内凸轮与单个针齿间的最大接触力出现在输出轴转角20°附近位置;随着负载的增加,机构的振动不断变大;随着转速的增大,输出轴角加速度的幅值明显增大,凸轮–针齿间的接触力也呈现出逐渐增大的趋势;不同转速对内平动分度凸轮机构的动态分度精度有着较大影响。

新型BTG塑料合金关于温度-频率-振幅的动态阻尼性能模型

建立了描述一种新型BTG塑料合金的温度-频率-振幅的动态阻尼性能数学模型。通过动态热分析仪DMA242,获取了BTG塑料合金的频率扫描、温度扫描和幅值扫描的动态阻尼损耗因子实验数据。通过分析实验数据,将温度扫描的阻尼损耗因子量分离为仅与频率相关以及与频率、温度均相关的两个分量,并分别用Kelvin分数导数的阻尼损耗因子模型和高斯函数模型来表达这两个分量,再以此为基准,考虑振幅对阻尼损耗的影响,由此建立了综合考虑温度-频率-振幅的阻尼损耗数学模型。结果表明,所建立的综合考虑温度-频率-振幅的阻尼损耗数学模型能准确描述实验数据。