基于Riccati传递矩阵法的永磁涡流联轴器固有频率分析

在对永磁涡流联轴器进行模态特性研究时,为了提高对联轴器转子系统的固有频率分析计算的准确度,利用传递矩阵法构建了转子的动力学分析模型。将永磁体的磁力统一化为零质量铰链连接,简化了涡流联轴器的磁电作用力,将复杂的研究模型转化为一个机械强度问题,使用Riccati传递矩阵法对完成等效化处理的转子进行模态分析,得到联轴器的固有频率与对应振型。在此基础上,将分析结果与精细三维有限元仿真结果进行了对比。结果表明,该方法能够较准确地对永磁涡流联轴器进行固有频率分析,与高精度仿真模型分析产生的结果误差不超过8%。通过改进计算数据与有限元分析结果进行对比研究,为永磁涡流联轴器的动力学特性研究提供了理论依据。

组合加肋旋转壳应力和稳定性分析的Riccati传递矩阵法

运用Riccati传递矩阵法,建立了旋转壳单元的场传递矩阵,推导了肋骨和母线倾角不连续位置的点传递矩阵,在推导中考虑了肋骨各方向可能的变形,编制了分析组合加肋旋转壳应力和稳定性的计算机程序(应力程序SAPRi,稳定性程序BAPRi)。利用所编制的程序对组合加肋旋转壳算例进行了应力和稳定性分析,并将计算结果与理论计算结果、试验结果或MSC/NASTRAN的计算结果进行比较,表明所编制的程序正确可信、计算速度快、精度高。

基于分布质量的Riccati传递矩阵法模型与轴系频响函数计算方法研究

基于分布质量模型的Riccati传递矩阵法 ,导出了轴系频响函数的计算公式 .通过理论分析及具体算例的数值比较 ,表明该法应用于轴系频响函数的计算 ,具有计算简便、精度高、与划分单元数目无关等优点 。

基于Riccati传递矩阵法的线性树形多体系统特征值求解

为了提高多体系统传递矩阵法求解线性树形多体系统特征值时的数值稳定性,研究了基于Riccati变换的线性树形多体系统特征值求解方法。建立了元件输入输出端的Riccati传递矩阵递推关系;从树形系统各输入端开始沿传递路径依次求得了各元件联接端的Riccati传递矩阵,并建立了用Riccati传递矩阵表示的系统特征方程;建立了消除系统特征方程极点的方法,从而可以增大求解特征方程时的搜索步长。数值算例计算结果与有限元法计算结果对比验证了该文方法的正确性,与通常多体系统传递矩阵法计算结果对比表明了本文方法具有较高的数值稳定性。

Riccati传递矩阵法在潜艇结构强度和稳定性分析中的应用

运用Riccati传递矩阵方法,建立了旋转壳单元的场传递矩阵,推导了肋骨和母线倾角不连续位置的点传递矩阵,在推导中考虑了肋骨各方向可能的变形,编制了用于分析组合加肋旋转壳应力和稳定性的计算机程序(应力程序SAPRi,稳定性程序BAPRi)。利用SAPRi程序和BAPRi程序对潜艇耐压结构的典型结构算例进行了应力和稳定性分析,并将计算结果与理论结果或商用软件(MSC/NASTRAN)的计算结果进行比较,表明该程序结果正确可信,计算速度快,适合于工程应用。

一种转子系统冲击响应的计算方法—平均速度Newmark-Riccati传递矩阵法

基于平均加速度概念的传统Newmark法无法直接求解状态空间一阶微分方程组,是因为方程中不显含加速度项。提出了采用平均速度Newmark法结合Riccati传递矩阵法,命名为平均速度Newmark-Riccati传递矩阵法(AVN-RTMT),对转子系统进行瞬态响应计算。对方法的稳定性进行了理论分析,证明了其无条件稳定。对于基础受冲击的转子系统,由于平均速度概念和基础冲击激励的引入,系统节点状态矢量传递方程、传递矩阵和系统响应具体求解与经典Riccati传递矩阵法存在很大不同,从而推演出了基于一阶微分形式的节点瞬态传递方程,给出了算法实现响应求解的一般步骤,最终成功地得到了位移、速度和加速度响应的时间历程。并建立了算法验证的实验,验证了算法的准确性。进一步表明AVN-RTMT可以作为一种新的结构瞬态响应计算算法。

转子系统不平衡响应计算的Riccati传递矩阵法

不平衡响应分析是转子系统动力特性计算与设计中的重要环节,传递矩阵法是计算转子系统不平衡响应的方法之一。介绍了计算转子系统振动不平衡响应的Riccati传递矩阵法,并用MATLAB软件编写程序对其进行数值计算,得到单盘转子上的圆盘有偏心时系统的不平衡响应曲线图。

基于Riccati传递矩阵法的汽轮发电机组扭振固有频率计算分析

将连续质量模型的Riccati传递矩阵法应用于汽轮发电机组轴系扭振的固有频率计算中,通过理论分析及具体算例运算,表明该方法既简便又具有较高精度,而且采用此方法计算时与模型划分单元数目无关,是一较为理想的汽轮发电机组轴系扭振频率计算方法。

用Riccati传递矩阵法求解涡轮分子泵的振动问题

计算分子泵的临界转速及其振动模态,对选择分子泵参数并降低其振动,有着重要的实际意义。Riccati传递矩阵方法是一种非常有效的计算方法,易于编制程序,速度快,数值稳定性好。对FB-110型涡轮分子泵,用Riccati方法进行了振动分析,说明其工作转速远离临界转速,因而振动小,可以平稳地运转。

用Riccati传递矩阵法计算悬挂输送机金属结构的固有频率

悬挂输送机结构具有“链式结构”的特点，利用Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法计算其固有频率既简便又具有较高精度．本文介绍了如何运用该方法计算频率，并且给出了应用实例。

船舶轴系合理校中计算的Riccati传递矩阵法

本文采用分析船舶轴系合理校中问题的Riccati传递矩阵法,建立了考虑弹性支承和刚性支承两种计算模型,并对模拟实验台轴系进行了合理校中计算与实验。结果表明,该方法精度高、数值稳定,是分析船舶轴系合理校中问题的有效方法。

基于传递矩阵法的指向式旋转导向工具主轴振动特性

指向式旋转导向工具应用于井眼轨迹控制时,其主轴的动力学特性将直接影响到井眼轨迹控制效果及作业安全,而在钻进工况下,工具钻压传递机构在主轴上的位置对主轴的动力学特性起着重要的作用。因此,为了分析钻压传递机构的位置对主轴动力学特性的影响,利用多体系统传递矩阵法建立了指向式旋转导向工具外壳-轴承-主轴系统的动力学模型。通过推导主轴上任意节点的几何和力学方程,该研究能够评估钻压传递机构的位置对主轴动态性能的影响规律。结合实例运算分析了钻压传递机构的安装位置对主轴固有频率和振型的影响,探讨了工具造斜时,钻压传递机构安装位置对主轴动态位移的影响。结果表明,随着钻压传递机构安装位置距离钻头越远,主轴固有频率和动态位移均增大,因此在满足工作要求下,推荐钻压传递机构安装位置尽可能靠近钻头端。为验证基于传递矩阵法建立的主轴动力学模型的正确性以及钻压传递装置安装位置对主轴动态位移影响规律,在指向式旋转导向工具试验台架上进行了钻进工况下主轴测点偏移量测试试验,结果表明,试验测得的数据与理论计算的数据基本吻合,误差最大仅为6.47%。

基于传递矩阵法的足式机器人四连杆腿部机构正向与逆向动力学分析

为了保证足式机器人腿部机构的控制准确性与实时性,利用向量代数方法,对足式机器人四连杆腿部机构进行几何运动学分析;根据有限元形函数理论,建立足式机器人四连杆腿部机构典型构件的质量离散方法;在几何运动学分析的基础上,基于力矩平衡原理,分别进行正向与逆向动力学分析;利用线性变换原理并结合传递矩阵法,建立足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型,并利用Adams软件建立足式机器人四连杆腿部机构虚拟样机模型,进行正向与逆向动力学仿真实例分析。结果表明,所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型与虚拟样机模型3个油缸力与3个方向足底力的误差分别小于1%与3%,验证了所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型能够精确地求解油缸力与足底力。

基于传递矩阵法的Timoshenko裂纹梁自振特性分析

首先基于传递矩阵法,将裂纹截面假定一无质量扭转弹簧,通过扭转弹簧建立起各段子梁在裂纹截面处的矩阵传递关系,推导出含任意裂纹Timoshenko梁及无裂纹Timoshenko梁的传递矩阵,引入边界条件简化矩阵方程,并利用Matlab对方程进行求解。其次讨论了裂纹位置和相对深度对单裂纹简支梁自振频率的影响,与文献结果进行对比,误差最多不超过1%;然后通过ABAQUS建立悬臂梁及两端固支梁有限元模型,分析相对裂纹深度对自振频率的影响,计算结果与有限元结果进行对比,误差不超过3.86%;最后研究了不同跨高比下相对裂纹深度对Timoshenko简支梁自振频率的影响,计算结果与文献最大误差为4.56%,验证了本文方法的有效性及适用性。

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。

传递矩阵法在计算输流管路高频振动时的稳定性改进

传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)是研究结构振动时常用的计算方法,但在计算大跨度输流管路高频横向振动时,TMM存在数值不稳定的现象,制约了其进一步应用。基于无量纲化计算结果得到的子单元划分准则的全局传递矩阵法(global transfer matrix method,GTMM)、混合能传递矩阵法(hybrid energy transfer matrix method,HETMM)和结合变精度算法的传递矩阵法(variable precision algorithm-transfer matrix method,VPA-TMM)等三种方法解决了这一问题。GTMM是最常用的TMM计算稳定性改进方法;HETMM系首次从层状介质中的波传播计算扩展到管路系统的振动分析领域,计算矩阵的维度和形式不随子单元数的变化而变化,计算时间最短;VPA-TMM无需进行子单元划分,可以看作是从根源上解决了TMM的长跨度高频计算失稳问题,但计算时间会大幅度增加。

基于分叉传递矩阵法的多跨连续刚构桥桥墩有效长度系数

桥墩的有效长度系数对桥墩的稳定性和强度十分重要。为解决桥墩的稳定性问题,本文建立了一种便于采用传递矩阵法求解的新颖力学模型,并基于该方法计算了多跨连续刚构桥的有效长度系数。首先,建立n跨刚构桥的一般力学模型,并利用传递矩阵法推导了其在考虑自重荷载情况下的平面内稳定特征方程,进而求得弹性屈曲载荷和有效长度系数,并将其与有限元法得到的结果进行对比,从而验证所提理论和方法的正确性。其次,研究了用碳纤维增强聚合物和超高性能混凝土加固桥墩时,桥墩有效长度系数的变化规律。最后,探讨了边跨与中跨之比、桥面梁刚度以及桥墩刚度对桥墩有效长度系数的影响。结果表明,增强整体结构刚度比增强局部刚度对提高稳定性更有效,桥梁边跨和中跨跨度对有效长度系数的影响较大。同时,还观察到碳纤维增强聚合物加固高度改变时,桥墩有效长度系数变化曲线产生了独特的双峰效应。

基于传递矩阵法的柔性微定位平台动态特性研究

随着精密微定位技术的发展,对柔性微定位平台的动态特性研究越发重要。传递矩阵法(TMM)作为分析多体系统动力学的一种有效方法,具有建模方便、计算精度高等优势。为此,基于传递矩阵法建立微定位平台的动力学模型,以分析其动态特性。介绍传递矩阵法的基本思想并建立柔性机构的传递方程,推导了其在任意激励下的瞬时动力响应;基于柔性铰链和柔性梁设计了一种XY柔性微定位平台并推导出其支链及平台整体的传递矩阵;基于振动理论推导了平台主要特征单元的传递矩阵;最后,为验证理论模型的有效性,分别基于传递矩阵法、有限元法(FEM)及等效质量法(EMM)开展了对该平台固有频率和瞬时动力响应的研究。结果表明:基于传递矩阵法程式化地构建传递矩阵即可分析平台动力学特性,无须建立烦琐的动力学方程;相较于等效质量法,传递矩阵法可计算平台的高阶固有频率;平台固有频率理论值同仿真值最大相对误差仅为2.4%,动力响应理论值与仿真值基本吻合,证明了基于传递矩阵法所建模型的有效性。

滑动轴承-转子系统Riccati-Newmark加速度传递矩阵法

为克服传递矩阵法数值不稳定及非线性瞬态响应分析中滑动轴承矩阵建立困难问题,提出Riccati-Newmark加速度传递矩阵法。借助Newmark加速度法建立传递矩阵,采用Taylor级数预估滑动轴承轴心下一时刻位移、速度建立滑动轴承矩阵;据边界条件用Riccati传递矩阵法求滑动轴承-转子系统非线性瞬态响应,提高数值稳定性。以单圆盘转子系统为例,与传统轴颈下一时刻位移、速度近似线性扰动处理的瞬态响应对比分析,验证此方法的有效性;讨论不同转速下线性、非线性油膜力的瞬态轨迹。

基于传递矩阵的管路-壳体耦合系统动力学建模

针对管路-支撑-壳体耦合系统的振动响应快速预报和传递特性分析,采用Riccati传递矩阵法建立直管-弯管-变径管-泵-阀门复杂组合管路的动力学模型,以获取考虑流固耦合效应时组合管路的频响特性;采用频响函数子结构综合方法建立组合管路-支撑-壳体耦合系统的动力学模型,以获得在管路系统泵源模拟激励下的振动传递特性。对耦合系统的位移频响、传递特性开展分析,得到如下结论:对组合管路利用Riccati变换可解决传递矩阵法多管段数值精度累积误差的问题,在垂向简谐力激励下壳体和管路受到的垂向力大于轴向力和横向力,在各个支撑处通过各个方向传递的功率流量级基本一致。