基于主动激励的掘进机回转台振动抑制研究

悬臂式掘进机截割过程由于煤岩形状、硬度分布的随机性,当截割到硬岩时截割头会产生无规则的剧烈振动,瞬时高强度的冲击对掘进机关键受力部件回转台影响最大,其动态可靠性和寿命影响着截割效率和截割稳定性,为减弱截割过程回转台的振动,首先,基于截割现场回转台易失效损坏现象,建立截割过程回转台力学模型,推导回转台力学方程,研究回转台受力随截割参数变化规律;通过搭建截割试验台,测试截割过程回转台振动响应,结合有限元进行回转台振动模态分析,求解回转台前6阶固有频率及振型,分析回转台剧烈振动的原因。其次,基于工况路径分析理论,建立截割过程回转台工况传递路径分析模型,模拟回转台合成振动,分析各激励点对回转台振动贡献量及贡献程度,准确找到回转台主要激振源。最后,通过施加外部主动激励的方式,分析不同激励频率加载下回转台振动情况,探寻能够降低截割过程回转台振动的激励频段。试验结果表明:外部激振频率处于20~60 Hz,回转台振动幅值降低明显,此频段激励频率对回转台振动控制效果良好,有益于提高回转台寿命,且激振频率为40 Hz时回转台振动最小,回转台振动抑制效果最佳。研究结果有益于丰富回转台振动相关研究理论,实现在不改变机械结构基础上,降低回转台受力与结构变形,可为掘进机回转台的振动问题提供理论参考。

基于传递路径的整车底板振动优化方法

针对搭载软连接副车架车型在加速时产生的底板振动开展研究。首先,通过整车试验定位引起该问题的激励源;其次,基于扩展工况传递路径分析方法对动力总成与底板间的各条路径对振动的贡献量进行分析,并结合模态试验结果,识别出引起振动的主要路径和关键部件;然后,建立包含动力总成和副车架的12自由度模型,仿真得到单位激励条件下关键路径衬套的支反力;最后,以降低支反力为目标对副车架与车身连接衬套的刚度进行优化设计,并进行了整车试验验证。结果表明:动力总成激励与副车架刚体模态耦合引起了副车架共振及底板振动,副车架与车身连接的两个后衬套是振动传递的关键路径,优化后实车底板振动峰值下降超过30%。

基于扩展工况传递路径分析的驾驶室振动传递路径二级建模应用研究

阐述了OPAX方法的基本理论,对某中型卡车驾驶室振动实施传递路径分析,并针对该车结构设计特点,提出基于OPAX方法的二级TPA分析模型,分别为动力总成-驾驶室一级传递路径模型和车架-驾驶室二级传递路径模型。通过建模测试计算获得各级悬置动刚度、工况载荷和路径贡献量,准确定位引起驾驶室振动水平较大的原因,提出改进方案,有效减小驾驶室振动水平。该应用研究表明二级TPA模型更符合研究对象的结构设计,能反映出更详尽的结构路径特性,是对已有TPA模型的丰富和拓展,对OPAX方法的工程应用具有重要的借鉴意义。

传递路径分析用于车内噪声贡献量的研究

论述了传递路径分析(TPA)的基本原理。建立了TPA模型,并通过在实际工况下的测量和计算,验证了该模型的正确性。基于该模型进行了某车车内噪声各条传递路径贡献量的分析。结果表明,排气管悬置4的Z向、发动机右悬置Z向及发动机左悬置Y向的贡献量最大,为主要的噪声传递路径。对车内噪声主要贡献量路径进行的频响函数与工作力的分析结果表明,在频率为26.7Hz时,排气管吊点Z向的贡献量主要是由其工作力所引起的,即发动机2阶频率时的振动所产生的力;发动机悬置与发动机表面声辐射亦是如此。

基于OTPA方法的隔振系统传递路径分析

阐明了工况传递路径分析方法(Operational Transfer Path Analysis,OTPA)的基本原理和分析流程;基于单路径隔振系统进行传递函数计算和精度分析;利用OTPA方法对3路径隔振系统的每条路径进行振动传递能力分析,并利用路径的振动传递贡献量确定出振动传递的关键路径。分析方法和流程能为机械系统振动或噪声源定位、传递机理分析、振动或噪声控制提供研究基础。

汽车座椅怠速振动预测和控制方法的研究

为充分利用CAE工具降低新车开发成本,以某车型前期开发为例,从怠速振动发生的机理出发,理论推导四缸发动机的气体激励和惯性激励,作为载荷输入到待开发新车的整车有限元模型,预测座椅的怠速振动。为降低座椅怠速振动加速度,研究九条主要的传递路径对座椅怠速振动加速度的贡献量分析,在综合平衡汽车各性能、重量和成本等因素的条件下,给出三种改进方案,同时采用这三个改进方案,使座椅怠速振动达到设计目标。通过实车试验验证这种分析方法在车辆前期开发中怠速振动预测和控制的有效性。

某大跨度体育馆钢屋盖与幕墙子结构分析研究

对于传统幕墙,一般情况下均为固定在上、下两个楼层之间,以其中一个楼层为重力吊挂点,另一个楼层为侧向荷载支撑点。对于自重较大的幕墙,通常需要上下两部分结构共同提供支承作用,而这种幕墙连接形式下结构的传力路径并不明确。从某实际工程入手,针对这种幕墙连接形式对整体结构进行了拆分,提出了一种子结构分析方法,旨在揭示子结构间的传力路径,得出各子结构的简化模型。考虑到幕墙在承载能力极限状态下的失效情况,以及探究幕墙对屋盖的支承作用对屋盖造成的影响,进行了幕墙连接节点的失效分析,得出幕墙对屋盖支承作用的失效并未对屋盖产生破坏性的影响。

怠速工况下车内结构噪声传递路径分析与控制研究

以控制怠速工况下车内结构噪声为研究目标,采用子结构模态综合法和边界元法建立基于试验仿真数据的传递路径分析模型,分析怠速工况下驾驶员右耳位置20~100Hz频率范围内各路径的激励力及声学灵敏度,计算各路径结构噪声贡献情况。通过对发动机右悬置车身侧支架进行结构改进、提高其1阶固有频率,使怠速工况下目标响应点主要峰值频率最大降幅为3.72d B,整体噪声水平下降2.50d B。

基于OTPA声源级估计的被动声呐探测距离评估方法

[目的]基于水下结构体自身振动数据及被动声呐方程,提出对自身被探测状态及最大被探测距离评估的方法,以解决水下结构体难以快速估计声源级和评估被探测状态的问题。[方法]采用传递路径分析(OTPA)方法并结合水下目标自噪声数据对自身声源级进行实时预报,利用奇异值分解(SVD)和主分量分析方法(PCA)消除测量数据串扰导致的误差,以及结合声波水下传播特性和传播环境,在探测模型中对当前环境下水下结构体的被探测状态和最大被探测距离进行评估。[结果]所提探测模型经湖上试验得到了验证。结果表明水下结构体声源级的平均估计误差小于2 dB,被探测状态及最大被探测距离的评估值在绝大部分频段内与实测结果吻合。[结论]研究结果可为掌握水下结构体自身声隐身态势提供依据。

车室低频噪声次级传递路径分析及降噪控制

通过车室低频噪声次级传递路径板件贡献量的分析,提出板件综合贡献量系数来分析与控制车室噪声。阐述传递路径分析理论及车室噪声产生的机理,通过网格映射法建立车室声固耦合模型,预测分析车室低频噪声的特性。在Virtual.Lab中计算得到车身板件贡献量与目标点的声学幅值及相位,结合目标点位置权重和相对噪声水平系数,计算车室噪声的板件综合贡献量系数,得到贡献量较大的板件为车室左下挡板、车室右上壁板、车室左上壁板。通过模态应变能法分析粘弹性阻尼材料特性,基于板件敷设阻尼材料,仿真得到车室低频噪声取得良好的降噪效果。

外需引致中国工业废水排放的关键路径

为实现我国水污染减排目标和践行开放、绿色的新发展理念,有必要对外需引致的中国工业废水污染物排放进行研究。本文基于世界环境-经济多区域投入产出模型,对外需引致中国工业化学需氧量排放情况进行了分析,并使用结构路径分析方法从供应链角度研究了“国外需求消费,中国生产排放”的污染转移路径。研究发现:美日欧等主要发达国家和金砖国家是引致中国工业化学需氧量排放的主要来源地;“纺织品、服装和皮革制品的制造→非中国国家或地区”和“食品、饮料和烟草制品的制造→非中国国家或地区”等是引致中国工业化学需氧量排放的关键路径类型;各国引致中国工业化学需氧量排放的关键路径的贡献率也存在明显差异。最后,本文提出以下政策建议:加强与美日欧等发达国家和金砖国家在环境治理方面的合作;推进生产服务绿色化,实现贸易转型;参照关键产业路径对工业废水污染物排放实施全方位监管。

近远程耦合视角下黄河流域产业虚拟水流动与水资源短缺风险传递

为缓解水资源短缺这一黄河流域最大的矛盾,基于虚拟水维度评估其水资源流动及其影响具有重要意义。运用多区域投入产出模型、结构路径分析方法和风险传递模型,从多尺度近远程耦合视角分析黄河流域虚拟水流动和水资源短缺风险传递。结果表明:在区域层面,由黄河流域外部净调入虚拟水可以显著降低流域内部水资源短缺风险。在省际层面,内蒙古、河南在流域内部发挥了较大的虚拟水支撑作用,以四川、内蒙古为源头的省际虚拟水流动能有效缓解流域水资源短缺风险;在部门层面,经由农业部门流向工业、服务业部门,以及能源、原材料部门流向建筑业部门的虚拟水占流域产业虚拟水流动路径的比例较大,且水资源短缺风险传递价值较高。

“路径”和“模式”的内涵辨析

“路径”“模式”作为基本概念,被广泛应用在各学科领域研究中,出现了各类混用、误用现象,并且这些现象仍在蔓延。厘清二者的内涵是一项基础性理论工作。总体上,“路径”是多条的、有范围的,由初始节点、关键节点和终结节点组成,节点之间按照一定次序连接。“模式”具有可复制属性,是相关要素按照一定规则形成的组织形式,且要素之间存在一定的内在关系。但是,“路径”“模式”的内涵在不同学科领域的研究中有不同的表达,尤其是“模式”表现得更加明显。