非晶合金-取向硅钢组合铁心结构设计及其磁-振动特性分析

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,提出一种基于自由参数扫描法的组合铁心结构设计方法。首先,根据非晶合金-取向硅钢组合铁心结构特点,建立组合铁心的等效双非线性磁路模型;其次,采用磁路法迭代求解组合铁心的磁通密度分布,并制定组合铁心的结构设计流程;最后,根据结构设计结果制作了组合铁心的实验模型,采用实验和有限元仿真结合的方法分析了其磁-振动特性,验证了所提设计方法的准确性,并与传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心进行对比分析,阐述了组合铁心的优势。

振动测试台架的结构设计与建模

【目的】测试和验证减振装置的特性和效果,缩短减振装置的设计和开发周期。【方法】针对小型减振装置,如车辆减振器,设计了一款结构简单、便于安装的振动测试台架。利用SolidWorks软件对振动测试台架的机械结构进行三维建模和装配,并对台架的组成部分进行了运动仿真。【结果】所设计的振动测试台架结构基本可行,能够实现总体结构的三维模型装配,能够实现机械结构的运动仿真,且运动仿真过程无明显干涉情况。【结论】所设计的振动测试台架具有占地面积小、结构简单、安装高度可调等优点,可为室内中小型振动测试台架的开发和设计提供一定的参考。

提升304不锈钢加工表面的单激励三维振动切削装置设计

为了解决传统成型加工过程中304不锈钢材料表面质量差､易产生毛刺等问题,设计了一种新型三维超声振动切削装置并进行了实验研究.首先通过对装置结构几何变形关系的分析,建立了刀尖的理论运动轨迹模型,通过Matlab对轨迹模型进行拟合并利用ANSYS对实际输出轨迹进行仿真分析,得到刀尖运动轨迹为空间中的三维抛物线.其次对装置进行有无超声振动切削实验,通过超景深系统和三维轮廓仪对已加工工件表面进行了测量和观察,发现超声振动切削下已加工表面粗糙度的算术平均高度明显小于普通车削的情况.结果表明:相较于普通车削,超声振动切削对于304不锈钢材料具有良好的加工性能.

MEMS环形谐振陀螺的结构设计与振动特性分析

针对环形谐振陀螺谐振结构特性参数相同、检测灵敏度高、温度与抗干扰特性好等特点,提出了一种新颖的S形挠曲支撑梁的电容式环形谐振陀螺。其环形谐振子的刚度系数、固有频率等振动特性参数是陀螺结构优化、模态控制、驱动与检测电路设计的主要理论参数。为了得到该陀螺精确的谐振子特性参数,基于角度敏感原理、谐振结构的材料力学性能与机械振动特性,推导了谐振结构的等效刚度系数与固有频率的理论模型,并且分别进行了有限元仿真分析与样机频率特性测试。结果表明该理论模型计算的固有频率与有限元分析的误差为7.0820%,与样机实际测试的误差为3.9035%,证明了理论模型的正确性,为该陀螺的进一步研究提供了理论依据。

硅微陀螺正交误差直流校正设计与分析

为硅微陀螺设计了一种正交误差直流校正方法,通过设计校正结构和加载直流电压实现正交校正。建立了存在正交误差时敏感质量的运动微分方程,分析明确了正交响应的成因和对驱动运动轨迹的影响。为硅微陀螺设计了正交校正结构,实现构建静电耦合弹性系数并利用驱动运动产生校正静电力。校正力的频率和相位无需电路控制,使该方法相较于传统校正方法具备特殊优势。设计并分析了校正电压的两种加载方式,通过实验测试验证了正交响应幅值随校正电压的变化规律。实测校正电压接近理论值,证明了校正结构设计的正确性。该方法在双线振动式硅微陀螺中具有重要应用价值。

一种电磁式微机械振动环陀螺的建模与优化

提出了一种新型的电磁式微机械振动环陀螺结构.为优化陀螺的设计和提高陀螺的性能,在推导微机械陀螺集总参数模型的基础上,建立了电磁式微机械振动环陀螺的数学模型,得到了影响陀螺灵敏度的因素,据此对陀螺参数进行优化设计.采用有限元分析方法和实验测试方法相结合来验证该模型和设计方案的可行性.模型计算结果表明,优化后的陀螺在-200～200(°).s-1的范围内,其机械灵敏度为0.002 3μm/((°).s-1),电学灵敏度为0.062μV/((°).s-1).用有限元模拟得到陀螺机械灵敏度为0.002 9μm/((°).s-1),锁相放大器测试得到微陀螺样机电学灵敏度为0.051μV/((°).s-1).有限元仿真和样机实测结果与理论计算结果基本吻合,证实了该模型的正确性及陀螺设计方案的可行性.

硅微阵列陀螺仪的仿真、设计与测试

为了提高硅微机械陀螺仪的精度和工作可靠性,提出了一种新的硅微阵列陀螺仪结构设计方案。该陀螺仪由4个质量块构成,采用半解耦结构设计,结构完全对称,驱动模态和检测模态的频率匹配性好。分析了硅微阵列陀螺仪的结构和工作原理,并利用ANSYS有限元软件进行了结构仿真,通过调节结构参数实现了各驱动模态与敏感模态固有频率的匹配。对阵列陀螺仪样品进行了测试,实验测试结果表明,驱动模态存在3个振型,同频反相振动的幅值最大,与仿真结果一致。

福建兴业银行大厦搭接柱转换结构研究应用

全面介绍了深圳福建兴业银行大厦工程中采用的搭接柱转换结构。通过该工程整体结构模型振动台试验研究、转换层结构模型试验、整体结构两种楼盖假定计算分析、局部有限元分析和实际工程应用 ,揭示了搭接柱转换结构的优越抗震性能 ,总结了搭接柱转换结构的工作机理和设计要点。

桥梁结构振动试验相似模型的设计及校验

以32 m简支箱梁桥为原型,以10∶1为几何缩尺比,设计制作了简支箱梁桥模型。依据弹性力相似律推导了原型桥与模型桥间的相似关系,在以桥梁结构振动为研究目的的情况下,通过有限元数值分析以及试验研究两种方式,探讨了该相似关系在原型桥与模型桥间是否适用。研究结果表明:有限元数值分析得到的原型桥与模型桥间各物理量比尺与理论推导各物理量比尺基本吻合;桥梁相似模型实测数据与有限元数值分析数据存在差异,但整体上大致吻合;依据弹性力相似律推导的相似关系在原型桥与模型桥间适用,但对于复杂桥梁结构模型还需做进一步的验证。

高β值的多层屈曲约束支撑钢框架结构设计层剪力分布研究

为了研究多层屈曲约束支撑钢框架(Buckling Restrained Braced Frame,简称BRBF)在屈曲约束支撑(Buckling Restrained Brace,简称BRB)分担率β值较高时,层剪力的优化分布,对β值约为0.9的框架振动模型(MF)和质点系振动模型(MS-0、MS-1和MS-2)进行弹塑性时程分析,研究其层剪力、层间位移角、最大倾覆弯矩及支撑固定柱的地震响应。研究结果如下:β值较高时,MF层响应值,中低楼层与质点系振动模型吻合较好,上部楼层接近质点系振动模型MS-1和MS-2。采用静力推倒法进行抗震设计时,修正底部剪力法的F1i和F2i模型分析结果与实际情况更吻合。用底部剪力法设计高β值的BRBF,存在结构柱的地震静力等效值被低估的可能性,有一定程度的安全隐患。在强震作用下,第2振型卓越,上部楼层层反应值较大。

大底盘多塔楼结构抗震分析研究进展

大底盘多塔楼结构是一种复杂结构体系 ,其抗震设计方法与传统结构体系有较大的不同。综述了大底盘多塔楼结构的分类、动力分析模型、动力特性以及抗震设计方法 ,进一步分析了多塔结构振型参与系数的物理力学概念 ,探讨了常用结构分析软件对其的适用性 ,指出了有待进一步研究的课题。

硅微型振动陀螺的设计

从理论和材料力学两方面对硅微机械振动陀螺进行研究，提出了一种简化的结构模型，并介绍了这种陀螺的设计方法。

垂尾模型压电控制系统的综合仿真设计

提出了压电主动振动控制系统综合仿真设计方法的概念,研究了压电结构建模、压电元件位置优化、压电控制系统状态空间建模、控制系统离线仿真、控制系统半实物在线仿真等压电主动振动控制系统综合仿真设计主要环节。将该方法应用于采用压电作动器的飞机垂尾模型振动主动控制系统设计中,详细阐述了这种综合仿真设计方法的具体实现过程。通过实例表明了该综合仿真设计方法能够快速有效地实现压电主动振动控制系统设计和控制效果验证。

硅微陀螺正交校正结构设计与试验

为从源头上消除硅微陀螺的正交误差,采用静电修调方法,研究正交校正结构设计问题.在分析静电修调原理的基础上,探讨校正电极设计原则以及结构形式的选取,设计布局方案消除干扰静电力,并通过参数优化提高校正结构的面积利用效率.为自主研制的某型双质量硅微陀螺设计正交校正结构,使其理论上具备以12 V直流电压校正405(°)/s正交误差的能力.加工试验表明,对具有354(°)/s正交误差的表头,施加11.6 V直流电压可实现正交校正,结构的正交校正能力略小于但接近设计值.研究的正交校正结构设计方法在线振动式Z轴硅微陀螺中具备通用性和实用价值.

硅基MEMS环形波动陀螺谐振结构的研制

根据固体波动陀螺的工作机理与振动特性,提出并制作了一种新颖的电容式全对称硅基MEMS环形波动陀螺谐振结构。设计了全对称双U形弹性梁环形敏感结构并进行了动力学分析。分析结果表明其工作模态的谐振频率为10.193 0与10.198 0 kHz,频率差为5 Hz,表明该敏感结构在结构设计上具有高灵敏度。研究了基于深反应离子刻蚀（DRIE）与阳极键合技术的玻璃上硅（SOG）结构加工制造流程,并成功制作了该环形谐振结构。模态响应测试表明该硅基MEMS环形波动陀螺敏感结构的工作模态谐振频率为10.985 0和10.962 5 kHz,与动力学仿真分析结果的相对误差为7.21%,表明该陀螺谐振结构设计合理,加工工艺流程可行。

基于系统参数均匀分布的新型多重调谐质量阻尼器模型

提出了系统参数均匀分布的8种多重调谐质量阻尼器(MTMD)模型,试图寻求不产生近零最优平均阻尼比的MTMD模型.基于结构最大动力放大系数最小值的最小化,研究了8种MTMD模型的最优参数和控制效果.最优参数包括最优频率间隔、最优平均阻尼比和最优调谐频率比.数值研究表明,UM-MTMD1～UM-MTMD3、US-MTMD1、US-MTMD2和UD-MTMD2不存在近零最优平均阻尼比,而且最优UM-MTMD3具有更好的有效性和鲁棒性.比较显示,最优UM-MTMD3和最优MTMD-1的有效性和鲁棒性基本一致.考虑这些优越性能,采用MTMD控制结构的动力响应时,宜选择最优UM-MTMD3和没有近零最优平均阻尼比的MTMD-1.

基于模态测试数据的阻尼矩阵与陀螺矩阵的修正

提出了一种基于不完备复模态测量数据修正阻尼陀螺系统有限元模型的有效数值方法。在假定分析质量矩阵与刚度矩阵是精确的情况下,通过求解一个约束最优化问题,得到了满足特征方程的加权Frobenius范数意义下的最优修正矩阵。

单囊式空气弹簧建模及其固有特性仿真研究

利用Pro-E与Ansys软件对单囊式空气弹簧进行实体建模,讨论模型有限元处理方法,验证网格划分的可用性.采用Ansys软件求解出单囊空气弹簧分别在初始充气压强为0.2、0.3和0.4 MPa时的各阶固有频率值,结果表明,随着初始充气气压的增高,空气弹簧的各阶固有频率均有所提高.由此可通过改变空气弹簧初始充气压力来调节空气弹簧工作时的固有频率,充分利用空气弹簧的特性为工程应用服务.进一步对单囊空气弹簧进行模态响应仿真分析,给出初始气压为0.2 Mpa下1～4阶空气弹簧振型图,找出所建空气弹簧模型的薄弱点,该研究对深入开展空气弹簧结构优化设计有借鉴意义.

模态参数改进为目标的前视天线座结构研究

针对前视天线座的结构研究,建立基于ANSYS的飞机天线座有限元模型,并对有限元模型进行模拟实际工况的两个极限位置的模态分析。从分析的结果与实际应用工况的要求出发,以固有频率为结构改进目标,利用参数修改对结构动态特性的影响以及局部质量、刚度的灵敏度分析的基本原理,对前视天线座的结构进行改进。改进设计后的前视天线座的低阶频率均远离激振频率及其整数倍,从而有效的避免共振的发生。并得出一种通过改变部件的局部质量、局部刚度来改进部件的固有频率、振型、等模态参数,进而集成改进装配体的动态性能的结构改进方法。

拱架式贴片机横梁刚柔耦合动态仿真优化设计

横梁的抗振性能是影响拱架式高速高精度贴片机贴装精度和效率的关键因素,并且对贴片机整机的稳定性也有重要影响。为提高抗振性能,以横梁为研究对象,提出结合刚体和柔性体多体动力学理论以及有限元的方法建立贴片机的刚柔耦合多体模型,对其进行多个贴装周期的仿真,分析基于各个不同截面结构的横梁条件下,安装在横梁上的贴装头的振动幅值变化和加速度变化,以评估横梁的抗振性能。分析结果表明,横梁的抗振性能对贴装头的稳定性有决定性的影响,改变横梁截面结构布局以及筋板厚度可对横梁的抗振性能进行优化,优化后,抗振性能显著提高。