澳凼第三大桥斜拉桥的动力特性及线性地震反应分析

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序 ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4 及 SHELL63 单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性。采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了线性地震反应分析,讨论了在两种振型组合方法和三组振型数情况下结构地震响应的最大值。在时程分析中,合理地选取三条地震波分别沿桥的纵、横向输入,得出了主梁和中塔的内力、位移分布规律及时程响应。

流体输送管道的固-液耦合特性

用有限元法推导流体输送管道固 -液耦合振动方程 ,得到反对称的固 -液耦合阻尼矩阵和对称的固 -液耦合刚度矩阵 .用QR法计算管道的前四阶固有频率 .分别讨论了流体流速、压强变化以及固 -液耦合阻尼和刚度对管道固有频率的影响 ;给出了不同边界条件管道的临界速度和管道前四阶固有频率 -流速曲线 .这对于火箭发动机燃料馈给管道、水轮机供水管道、城市集中供热干管、输水母管、石油集输管线等的研究与设计都有参考意义 .

柔顺机构频率特性分析

为了提高柔顺机构的操作精度和工作性能,需要对其频率特性进行研究.基于有限元方法,建立柔顺机构的动力学方程,得到系统各阶固有频率和模态.并在此基础上,给出了机构固有频率灵敏度的计算方法.算例结果表明,柔顺机构频率特性与各设计参数间存在着特有的内在关系,最后说明了该方法对柔顺机构频率特性分析的可行性和有效性.

大型客机发动机振动载荷传递特性研究

高涵道比涡扇发动机的振动冲击频段向低频转移,使得飞机舱内噪声频率分布中的低频结构传递噪声变得更加突出。为了研究发动机振动载荷通过机翼向机身传递的中低频振动特性,文章针对真实客机的结构动力特性,创新地提出了机翼双梁动力学模型概念,建立了"吊架-机翼-机身"全机动力学有限元模型;基于发动机的振动载荷谱,分析了发动机振动通过机翼向机身结构传递的载荷特性,为后续舱内噪声预计提供了数据输入;并仿真辨识了发动机振动传递的主路径,为舱内声学设计及发动机隔振安装提供了基础数据。文中研究结果对我国大型客机的减振降噪设计工作有重要的工程参考价值。

无驱动微机械陀螺敏感元件模态分析

鉴于常规微机械陀螺的驱动结构和检测结构往往需要进行频率匹配,造成带宽较窄,工艺复杂的问题,设计了一种新的微机械陀螺,安装于旋转飞行器上,利用飞行器的旋转获得角动量,敏感飞行器的偏航和俯仰横向角速度。由于没有驱动结构,所以结构简单,带宽较宽。首先基于这种巧妙的结构建立了敏感元件的振动方程。根据振动方程,扭转梁是影响质量振动模态和模态频率的关键,同时考虑到应力、残余应力的释放以及工作能力,扭转梁设计成横截面积为矩形的弧形梁,并对其抗扭刚度进行了解析推导和计算,从而确定了敏感元件的固有频率。接着利用有限元分析的方法,对其振动模态进行了仿真,仿真结果表明,敏感元件的第一模态是扭转振动,固有频率相对于解析结果的误差为9.86%。为了进一步验证,设计了静电驱动电容检测的方法,实验测试得到的谐振频率和解析值的相对误差为5.21%。仿真和实验结果与理论计算一致,表明扭转梁的设计是合理的,模态分析是正确的,而且为动态性能评估和结构优化提供了理论依据。

双壳耦合结构与大型发电机定子系统的振动特性分析

以圆柱壳的Hamilton正则方程为基础,推导了受弹性约束的双层圆柱壳的耦合方程,并将其应用于大型发电机定子系统的振动特性分析。分析方法是半解析法,没有应力和位移模式的假设,不限制壳的厚度,不要求两壳间的连接弹簧或其它支撑弹簧均匀分布;该方法象一般有限元方法一样适应复杂的边界条件和由多种材料构成的结构,未知量少,计算速度快,数据准备方便,适合工程应用。

一种球坐标型并联机构的弹性动力学分析

研究一种球坐标型并联机构的精确弹性动力学建模方法.以该机构为主进给模块的Tricept机器人已成功应用于汽车及飞机制造业.应用运动弹性动力学理论,分别建立其无约束主动支链、恰约束从动支链与动平台的运动微分方程,进而借助弹性变形协调条件组集系统的运动微分方程.为提高建模精度,各支链均离散为Euler-Bernoulli空间梁单元,其主动副(移动副)及连架副(虎克铰链)的处理则分别应用了节点自由度耦合技术与斜交支座原理.结合典型算例,进一步分析了工作空间中系统一阶固有频率的分布情况,明确了影响系统动态特性的关键设计参数,为具有自主知识产权的类Tricept机器人的动态优化设计及物理样机开发奠定了基础.

单壁碳纳米管振动特性有限元分析

利用有限元方法对悬臂梁式单壁碳纳米管固有频率和手性角、长度、直径等几何参数之间的关系进行研究。C-C共价键作用通过等效梁单元来模拟,碳原子等效为质点,建立碳纳米管分子结构力学有限元模型,并引入了质量比例因子β来消除数值误差。数值结果表明,手性角对单壁碳纳米管的固有频率影响很小;固有频率随长度的增加而减小,但达到一定长度之后基频随长度的变化不再明显;前4阶固有频率随直径增大而增大,第5阶固有频率不随直径变化,而高阶固有频率随直径的变化不规律;在低阶模态时长度对固有频率的影响比直径的影响更加显著。

抗疲劳设计在航空电子设备结构设计中的应用

介绍了目前现行的抗疲劳设计方法,认为名义应力疲劳设计法适用于航空电子设备结构设计。通过实际设备有限元仿真分析,得到其加速度响应,根据箱体最大加速度响应处的固有频率,确定最大响应振动次数,以此判断选用何种名义应力疲劳设计方法。计算出设备耐久振动的最大应力,用名义应力疲劳判据校核其疲劳强度。

冷轧平整机高强钢表面振痕问题的测试与研究

为解决某冷轧连退线平整机在平整汽车板高强钢时常出现的表面振痕问题,对平整机辊系和传动系统进行了多轮次现场振动加速度测试,并进行了时域和频域分析。结合传动系统啮合频率计算,认为传动系统工作不良是引起辊系振动的直接原因。建立六辊平整机机座系统的三维有限元模型,针对其固有特性进行仿真,计算得到平整机易激发振动的主要频率,通过与产生振痕时减速箱齿轮啮合频率对比,可确定减速箱齿轮的啮合冲击造成平整机的强迫振动,并引发带钢振痕。提出了使轧制速度避开系统固有频振区的抑振对策并投入工业生产实践,汽车板高强钢振痕缺陷年改判量降低了近90%。

一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性

设计一种新型4自由度精密微动平台，并对其静态和动态特性进行分析。在传统4一RRUR并联机构的基础上，采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析，分析结果表明所设计的平台具有解耦的x和y方向平动，并能实现4自由度微动。对机构进行灵敏度分析表明该柔顺机构的各个方向的位移灵敏度约为6μm／μm，说明平台灵敏。对机构进行模态分析，从振型可以看出该机构能实现4自由度方向的运动，并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率，两者差值范围为17．2％～52．4％，说明预应力对机构的固有频率有较大影响。

高速客车车下设备最优悬吊刚度研究

建立了考虑构架及弹性车体的车辆系统简化模型,分析了车下设备采用弹性悬吊和刚性悬吊两种方式对车体振动的影响。研究表明:车下设备弹性悬吊方式能够在一定的频率范围内有效降低车体的弹性振动。采用传递函数理论,推导了车下设备最优悬吊刚度的数学表达式,分析表明,车下设备最优悬吊刚度对应的频率应接近车体的一阶弯曲频率。结合有限元和Simpack软件建立了高速试验列车的三维刚柔耦合动力学模型,并对试验车辆进行了滚动台试验测试,仿真结果与试验结果能够很好的吻合。

一种新型微机械硅弹簧的设计与制作

介绍了一种新型的微机械硅弹簧的设计和制作 ,运用能量方法推导出了弹性常数的计算公式 ,并用有限元模拟分析方法求出了其固有频率。有限元模拟工具AN SYS模拟的结果验证了弹性常数的计算公式 。

声-振动传感器隔震封装模型模态分析

运用振动隔离原理设计声-振动传感器系统中声音传感器的两种隔震封装模型:传统式隔震封装模型和双J形隔震封装模型.运用ANSYS有限元分析软件对模型进行模态分析,得出两种封装模型的固有频率与模型尺寸参数的关系曲线.分析结果表明,双J形隔震封装模型的固有频率明显低于传统的隔震封装模型的固有频率,双J形隔震封装模型尺寸参数为R=1.6mm,r=1.2mm,H=8mm时,其固有频率为:左右振动模式f21=30.900Hz,前后振动模式f22=105.99Hz,上下振动模式f23=130.84Hz.

齿轮四杆机构停歇位置的动态特性分析

齿轮四杆机构是一种新型的组合机构，具有一阶、二阶瞬时停歇特性－ 通过用有限单元法建立齿轮四杆机构动力学模型，并结合算例模拟计算出其瞬时停歇位置的固有频率和振型－ 图３ ，表２ ，参５－

基于自由度约束互补集的柔顺机构可视化构型库研究

建立了基于自由度约束互补集的三维可视化构型库。根据所需要的柔顺机构自由度,在可视化构型库中任意位置放置工作台,在该构型库中选择自由度空间和非冗余约束,再根据其它性能指标选择非冗余约束,得到具有最优性能指标的柔顺机构。为验证通过构型库设计柔顺机构的可行性,建立了一种两移动自由度柔顺机构微动工作台几何模型,并对该模型进行了有限元仿真分析。结果表明:通过该构型库组合的柔顺机构具有结构简单,解耦输出等优点。

调节级双胞胎叶片模态阶序的转移

采用三维8节点非协调单元有限元模型,对50MW汽轮机调节级双胞胎叶片的振动特性进行了计算分析.计算结果表明,在工作状态下,温度的影响和离心力的作用使得轮缘周向尺寸增大,造成了叶根的松动,从而导致振动延伸到叶根部分,振动下传不仅导致旋转状态下的固有频率小于相应的静频值,而且由于参加振动叶片的结构刚度和质量的重新组合,导致叶片模态阶序发生了转移.在静止时,叶片的第1阶固有振动为切向振动,第2阶固有振动为轴向振动;在旋转态下,第1阶固有振动变成了轴向振动,第2阶固有振动变成了切向振动.

热镀锌沉没辊装置振动固有特性影响因素研究

为研究沉没辊装置振动固有特性的影响因素，采用有限元技术，开展了沉没辊装置的湿模态和预应力模态分析，分别研究了流体密度、带钢断面及其张力等因素对沉没辊装置振动频率的影响程度及规律，并分析造成频率差异的原因。结果表明：沉没辊装置在锌液中振动时的频率比在空气中减小24．4％-58．8％，且频率随着流体密度的减小而增大；沉没辊装置在带钢断面及其张力等预应力作用下的固有特性影响很小，但一些具有不对称性的振型会减少轴承的工作寿命。

三维编织复合材料构件的机构模态阻尼

介绍一种分析三维编织纤维增强复合材料连杆机构的固有频率、振型和模态阻尼的方法。根据阻尼单元模型 ,采用有限单元法 ,并考虑横向剪切应变的影响 。

随机失谐星载天线振动局部化的统计特性分析

为了研究随机失谐对星载天线结构动力学特性的影响,本文建立了径向肋天线结构的集中参数模型,基于Monte Carlo数值计算方法研究了随机失谐天线的模态局部化与受迫振动响应局部化的统计特性。研究结果表明:失谐强度增大会使结构的各阶共振频率范围变宽,从而使结构发生共振的危险机率增大;失谐强度增大或耦合刚度减小都会使结构的模态局部化程度增大,其中质量失谐对高阶模态振型影响较大,而刚度失谐对低阶模态振型影响较大;失谐限制了天线结构中振动能量的传播,适当增大径向肋间的耦合刚度会使原本限制在少数径向肋上的振动能量均匀传播到所有肋上。