基于下肢假肢的阶梯式变间隙磁流变阻尼器设计

针对下肢假肢步态变化时所需阻尼力大小不同的问题,提出一种基于下肢假肢的新型阶梯式变间隙磁流变阻尼器(MRD)。基于Bingham力学模型设计MRD的两级阻尼间隙宽度及主要结构尺寸,通过ANSYS Maxwell分析其内部磁场分布,采用Simulink仿真输出阻尼力。结果表明:阶梯式变间隙MRD步行时的工作间隙为1.6 mm,最大阻尼力为902.7N;跑步等其他复杂步态时的工作间隙为0.6 mm,最大阻尼力为2033.7 N,满足不同步态的阻尼力要求,且该MRD的最大工作电流为0.4 A,极大降低了阻尼器功耗。所提出的阶梯式变间隙MRD具有阻尼力分级输出、可调范围大、能耗低的优点,可代替阻尼间隙固定的传统MRD应用于假肢系统。

TID隔振器浮置板轨道低频减振特性研究

为了实现对地铁低频环境振动的控制,提出了一种基于TID(Tuned inerter damper,调谐惯容阻尼器)的浮置板板下隔振器,并以此形成新型浮置板轨道结构。分别探究了TID隔振器浮置板轨道的低频弹性波传播特性、简谐点荷载作用下振动特性以及列车荷载作用下减振效果;结合多目标遗传算法,开展了TID参数优化分析。结果表明:TID的引入使得传统钢弹簧浮置板新增弯曲波带隙,实现了对板内弹性波的调控;浮置板低频共振所致的振动放大问题得到较大改善。TID隔振器浮置板轨道在4 Hz~16 Hz频率范围内的减振效果得以提升,浮置板振动响应也得到减弱。

伸缩缝间隙及纵向阻尼器对斜拉桥的碰撞影响

针对目前国内关于斜拉桥伸缩缝间隙对斜拉桥地震响应影响规律的研究还不够深入和全面,以九江斜拉桥为分析对象,建立碰撞分析模型,不仅较为系统地分析了伸缩缝间隙对斜拉桥与引桥之间碰撞响应的影响规律,而且研究了伸缩缝间隙对斜拉桥关键截面内力和梁端纵向位移的影响情况,并与设置纵向阻尼器后的情况进行了对比分析。研究表明:伸缩缝间隙不仅对伸缩缝处的碰撞响应有较大影响,而且对引桥固定墩墩底弯矩、塔底弯矩及梁端纵向位移响应也有一定影响。设置纵向阻尼器不仅可以有效降低伸缩缝处的碰撞响应,而且对控制斜拉桥主桥关键截面的内力和位移响应均有较好的效果,是一种比较理想的斜拉桥减震措施。

水压圆周缝隙流动特性的仿真研究

对水压圆周缝隙的流动特性进行了比较全面的仿真研究,根据圆周缝隙在不同的几何条件以及边界条件下的流线、速度、压力以及气穴分布图,研究了其流线和气穴的变化特征,着重探讨了系统压力、圆周缝隙的叠合长度和阀芯倒角等参数对阀口流动特性变化规律的影响。仿真结果表明:随着阀芯和阀套的叠合长度增大,阀口的入射角会变小,气体体积最高比值有所下降;阀口倒角之后,流量会明显增大,出口压力会有轻微下降,出口处气体的含量会有所上升,在圆周缝隙出口处有发生气穴的趋势;进口压力越大,圆周缝隙出口处气穴也越严重。这些结论对水压元件的设计具有直接的指导作用。

数控机床改造中的间隙消除问题研究

齿轮的齿侧间隙直接影响数控机床的加工精度,因此,进给系统传动间隙的消除是机床数控改造的一项重要内容。讨论了一些常见的方法并针对某一具体型号的铣齿机提出了新的改造措施,为机床改造提供新思路。

基于局域共振声子带隙的扭转减振器设计方法

通过动态等效转动惯量分析,讨论了扭转减振器的减振频带特性与局域共振声子晶体带隙的相似性。基于局域共振声子晶体理论提出扭转减振器减振带隙的计算方法,并研究了扭转减振器几何设计参数及材料设计参数对减振带隙的影响规律。在此基础上,针对某国产MPV车型传动系扭转振动引致的车内轰鸣声问题,运用减振带隙计算方法设计扭转减振器,试制、安装样件并进行整车传动系扭振及车内噪声试验。结果表明,该扭转减振器可有效抑制传动系扭转振动,降低车内轰鸣声,提升整车声振舒适性。

电磁阻尼器气隙磁通密度对力矩特性的影响

电磁阻尼器气隙磁场的磁感应强度是影响阻尼力矩大小的重要因素。基于有限元电磁场分析软件MagNet建立三维仿真模型,在0～5 000 r/min转速范围内进行三维瞬态运动仿真,通过改变磁钢材料和磁极对数,研究了气隙磁通密度变化对力矩特性的影响。仿真获知电磁阻尼器阻尼力矩与气隙磁密基波幅值的平方成正比关系。

电容器过电压阻尼装置参数的设计研究

论文分析了电容器过电压阻尼装置的工作原理,详细讨论了最佳阻尼电阻和间隙击穿电压的计算过程。首先论文分析了并联电容器组过电压的产生原因及其影响因素,获得电容器上可能出现最大过电压的条件。在此基础上,阐述了阻尼装置投入运行的条件以及最佳阻尼电阻的确定方法。在获得最佳阻尼电阻值后,建立加装过电压阻尼装置的电路仿真模型,讨论电容器过电压倍数与间隙击穿电压值之间的关系,确定间隙击穿电压范围。依据该设计思想,论文作者设计了一套110k V三相过电压阻尼装置,该装置已运行在吉尔吉斯坦某变电站,现场运行结果表明该三相阻尼装置的确能抑制投切电容器产生的过电压,从而验证了本文设计思想的正确性。

电磁阻尼器静态气隙磁场的三维仿真分析

针对电磁阻尼器的特殊结构,基于MagNet电磁场分析软件对其进行三维静态电磁场的仿真,充分利用场量采样对气隙磁通密度沿轴向的分布和端部气隙的磁通密度波形进行分析。对比不同模型的磁场仿真结果,重点研究了电磁阻尼器端部对气隙磁通密度的影响,为电磁阻尼器的性能分析、结构设计和动态仿真模型的简化提供了理论依据。

间隙液压粘滞阻尼器特性参数分析

主要介绍用于桥梁上的间隙液压粘滞阻尼器,分析其工作原理及影响其工作性能的参数。建立数学模型,在MATLAB的中进行仿真,通过改变工作介质的特性参数,如动力黏度、体积弹性系数和间隙量,研究参数对阻尼器性能的影响。

基于正交试验的磁流变阻尼器结构优化

采用有限元软件对磁流变阻尼器间隙磁场进行仿真计算,并设计正交试验对剪切阀式磁流变阻尼器的结构参数进行了优化研究。分析了阻尼间隙磁场强度的影响因素,并对主要因素进行了细化研究。计算结果表明,在考虑阻尼器边界漏磁的前提下,磁极宽度是影响阻尼间隙磁感应强度的主要因素,阻尼间隙磁感应强度随着磁极宽度的增大线性降低,随激励电流线性增大。因此在设计大阻尼力减振器时,宜将阻尼器活塞分为三阶段或更多阶段。

设置间隙式SMA隔震支座的钢筋混凝土框架结构抗震性能分析

隔震支座除了保护上部结构,还应当能控制结构在地震下的最大位移和残余位移.为此,提出了由预松弛的形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)棒和铅芯橡胶支座(lead rubber bearings,LRB)组成一种新型隔震系统,即间隙式SMA隔震支座.首先,简述了间隙式SMA LRB的构造及工作原理.其次,进行了间隙式SMA支座的性能试验.最后,基于OpenSees,以一个5层框架结构为例,对比了有无隔震支座结构的地震响应,探讨间隙大小对减震效果的影响.弹塑性时程分析结果表明,该隔震支座在小震时仅拥有橡胶支座提供的较低刚度,上部结构表现出理想的地震响应.随地震动强度增大,SMA进入工作状态,提高了支座的水平刚度,并提供一定的自复位功能,有效地减小结构残余变形.该装置具有较好的自复位、限位和耗能能力.

改进阻尼特性的内置平行双线圈磁流变阻尼器研究

提出了一种内置平行双线圈的磁流变阻尼器。推导了径向流和环形流磁流变阻尼器的压降数学模型。比较了具有串联双线圈的常规磁流变阻尼器和所提出的磁流变阻尼器的阻尼性能。分别对提出的磁流变阻尼器和常规磁流变阻尼器进行了电磁分析,从而验证所提出的磁流变阻尼器的原理并获得其磁路的磁特性。利用数值模拟分析比较了2种磁流变阻尼器的阻尼性能,分析结果表明内置平行双线圈的磁流变阻尼器具有更好的阻尼性能。依据所提出的磁流变阻尼器的结构原理制作了原型样机,通过实验验证了其阻尼性能的优越性。实验结果显示所提出的磁流变阻尼器的最大阻尼力约是常规磁流变阻尼器的1.86倍,等效阻尼约为常规磁流变等效阻尼的2倍。

黏塑性阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙位移较大时阻尼力较小,且无法为结构提供刚度的问题,设计了一种黏塑性阻尼墙。对传统黏滞阻尼墙和黏塑性阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了黏塑性阻尼墙小震下黏滞耗能、大震下黏滞耗能与金属耗能共同作用的特点。分析了螺栓滑移对刚度的影响,证明了黏滞耗能和金属耗能的耗能量相匹配可以有效增大等效阻尼比,降低地震反应。讨论了金属阻尼器工作间隙的影响,建议工作间隙值取为黏塑性阻尼墙高度的1/250,并建议将最大位移为黏塑性阻尼墙高度的1/100处,两种耗能相等时的黏滞系数作为合理黏滞系数。

多自由度减振磁流变阻尼器的设计研究

针对磁流变阻尼器存在的磁流变液体沉淀、结构复杂、阻尼通道设计不尽合理等问题和工程应用中多自由度减振的实际需求,采用阻尼通道的锥形孔结构、平行圆盘缝隙式设计和分体式结构、实现磁流变阻尼器易安装、散热好、效率高和多自由度减振使用的目的。通过台架试验研究,分析了控制电流、激振频率和振幅对阻尼器阻尼特性的影响,结果表明所设计的磁流变阻尼器可控性能良好,能用于多自由度可控减振。

磁性液体阻尼减振器的设计与试验研究

提出了一种基于二阶浮力原理的磁性液体阻尼减振器设计方法。通过选择磁性液体种类、永久磁铁材料和形状以及减振器壳体材料和外形,设计制造了磁性液体阻尼减振器,并进行了减振试验。试验重点研究了减振器端盖锥角及减振器内永久磁铁与壳体的间隙对减振器减振性能的影响。通过试验分析得知端盖锥角以及永久磁铁与壳体间隙都存在最佳值使得减振器减振性能最优。

地震作用下近断层高架桥碰撞响应及减撞控制

为得出近断层高架桥在地震作用下的梁端碰撞响应规律及其最优减撞控制措施,本文对常规近断层连续高架桥纵向的梁-台碰撞响应规律进行了分析,并对常用减隔震装置的减撞效果进行了对比。分析结果表明:碰撞会减小固定墩的塑性铰发展程度,但会造成固定支座失效,且近断层高架桥在地震发生时碰撞力会更大,甚至有可能会造成固定墩的剪切破坏;增大间隙虽不能有效降低碰撞力,但可以降低固定支座剪力;采用阻尼器能够对近断层高架桥起到有效的减撞控制,但近断层高架桥不宜使用隔震措施。

双定子高温超导电机阻尼绕组对超导励磁磁场及电枢反应磁场作用机理分析

基于静态密封双定子高温超导电机(DS-HTSM)中的静止气隙磁导模型,采用理论公式与有限元仿真相结合的方法分析阻尼导条对磁场的影响。按照磁力路径推导出内气隙磁密,通过建立等效阻尼电路模型,得到其在超导线圈附近感应的反交流谐波,通过有限元仿真进行验证。分析结果表明,鼠笼式阻尼导条可以在基本不影响DS-HTSM励磁磁场的同时,削弱基波电枢反应磁场对超导线圈的影响。

平面曲折槽机构参数与结构阻尼系数关系模型

针对传统曲折槽研究过分依靠仿真的问题,提出了曲折槽机构参数与结构阻尼系数关系模型。该模型建立了弹簧-质量-阻尼系统,分析了结构阻尼系数与载荷区分性能的关系,并根据结构阻尼系数与上升时间的关系推导出了曲折槽参数对于结构阻尼系数的影响趋势。通过ANSYS仿真与MATLAB曲线拟合,验证了以上推导的正确性。结果表明,当曲折槽倾角或锚槽间隙较小时(槽倾角2α<82.5°,锚槽间隙h<0.02mm),结构阻尼系数c随槽倾角、锚槽间隙增大呈递减趋势;当2α趋近于90°、h趋近于0.05时,阻尼系数c随着参数的增大而逐渐递增;当槽倾角或锚槽间隙进一步增大时,阻尼系数c随着参数的增大而持续减小。

基于声子晶体理论的导线防舞方法及数值验证

为了解决特高压输电线路的减振防舞问题,保证线路安全,基于声子晶体局域共振理论,研究了多振子导线的减振效果.从导线的振动微分方程出发,应用传递矩阵法给出了无限周期结构的多振子导线在低频振动中的带隙结构,表明低频振动带隙的存在.以四分裂导线为例,采用有限元法计算了有限长无振子导线和多振子导线两种不同结构的振动频率响应.计算结果表明,在低频范围内多振子导线相对于无振子导线具有显著的减振效果,理论研究与仿真计算结果吻合较好.声子晶体理论为导线的减振防舞提供了一种新的途径.