综掘巷道超前支护装置支撑态动力学特性仿真研究

为提高综掘巷道的超前支护装置工作时的动力稳定性,针对其支撑态动力学特性仿真进行了研究.根据超前支护装置的结构和工作原理,利用拉格朗日方法,建立支护设备全支撑状态多自由度振动系统的动力学模型.建立模拟动力扰动下超前支护系统的仿真模型,为单组支架和整机模型施加扰动函数,基于Ansys分析软件进行了单组支架和整机不同状态时模态分析,分别得到不同状态的前6阶模态参数并进行对比分析.在模态分析基础上使用模态叠加法进行单组支架和整机的谐响应分析,研究其动力响应特性.对比整机和单组支架的谐响应分析结果,得到推移机构对提高超前支护装置适应性和工作稳定性有重要作用.     

迈步式拱形超前支护装备的有限元分析及顶梁结构优化

为解决掘支失衡问题、提高掘进效率,设计了迈步式拱形超前支护装备。为研究该装置的结构稳定性,首先基于实际工况建立迈步式超前支护顶梁多点分布式静力学模型,并依据力法原理和奇异函数法列出顶梁应力、位移方程。然后运用有限元软件对单组支撑状态下冒顶工况进行静力学仿真,仿真结果表明支护顶梁存在应力集中现象,最大应力达192. 71 MPa,安全系数为1. 22。最后运用Ansys Workbench中Design Explorer模块对顶梁结构进行多目标尺寸优化,对优化后新模型再仿真,结果表明单个顶梁质量减少了7. 6%,整体应力降低了28. 3%,安全系数增至1. 70,说明优化后的超前支护结构具有良好的结构稳定性,得到的结论可为迈步式超前支护装备和类似支护装备的结构、尺寸设计及优化提供参考依据。     

基于能量法的超前支护-立柱动态稳定性分析

超前支护装备是用于综掘巷道的临时支护设备,为提高超前支护工作稳定性和优化结构,对其进行动态稳定性分析,建立超前支护设备主要承载元件-立柱的动力学模型,并建立参数振动微分方程,得到其动力稳定区域和动力不稳定区域,运用能量法对立柱的稳定性进行分析,为以后超前支护设备动力稳定性的判据提供了依据。     

迈步式超前支护系统设计与支护特性研究

为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,提出一种用于综掘巷道迎头顶板支护和自移式迈步式超前支护装备。分析巷道迎头顶板的力学特性和超前支护装备的工作原理,建立超前支护-顶板系统的力学模型,利用结构力学和材料力学相关理论建立顶板的挠度方程,借助计算机辅助软件求解顶板的变形规律。使用Ansys仿真软件对顶板及支护设备的变形量进行仿真。设计了超前支护实验样机,结合模拟顶板对超前支护装备的支护特性进行了模拟实验。实验结果表明,在超前支护装备的作用下,巷道顶板得到了有效支护,顶板变形量较小,其具有较高的工程应用价值。     

基于状态空间方法的直升机扭振分析与验证

针对直升机的机械扭振系统模态易与发动机燃油调节系统耦合发生自激振动,当机械扭振系统的固有频率与旋翼激振力的频率接近或重合时,则会发生共振的问题,采用状态空间方法建立了直升机机械扭振系统动力学分析模型,计算了某型直升机机械扭振系统的频率、阻尼比和时间常数,并与直升机地面联合试验台测试的发动机100%转速和75%转速情况下的扭振一阶频率进行了对比分析,发现误差在工程应用可接受的范围内。建立的状态空间模型为后续与发动机、燃油控制系统数学模型组合进行稳定性分析打下了基础。     

一种新型可控机构式机器人机构振动特性

可控机构式机器人将驱动电机和减速器安装在机架或机架附近,使机构运动惯量显著减小,改善了机器人机构的动态性能.为了研究这种新型的机器人机构的动态性能,避免其发生异常振动,本文以一种所研制的机器人机构为研究对象,对其弹性动力学进行了建模,并对其振动特性进行了研究.首先对该机器人机构进行运动学分析,然后基于有限单元法建立其弹性动力学模型,在此基础上运用多尺度法求解系统动力学响应,并对机构在自激惯性力作用下的振动机理进行分析,研究其非线性振动特性及主共振、组合共振的条件.结果 表明,在自激惯性力作用下,机器人机构的驱动电机角速度近似于系统的某阶固有圆频率时,系统将发生主共振现象;而当多个驱动电机的角速度与系统的固有圆频率达到特定条件时,可能发生组合共振现象.发生共振时系统动态响应的幅值增大,为了避免可控机构式机器人在运行过程中发生共振,应注意使驱动电机的角速度远离机器人机构的共振条件.     

具有强非线性振动台动力学特性研究

建立了考虑几何非线性和支撑非线性等因素的振动台系统的动力学模型,推导了振动台的动力学微分方程,并采用Galerkin方法对其进行离散化处理。在此基础上,应用增量谐波平衡法对振动台系统进行求解进而获得其近似解析解。研究了外激励幅值、支撑位置等参数的变化对振动台动态特性的影响。随着激励幅值的增大和支撑位置向两边间移动,振动系统的最大稳态幅值明显增大,硬式非线性增强,主共振附近的滞后区域变宽,多解区域变宽。除此之外,随着参数的变化,振动系统的超谐波共振减弱。     

受轧件水平振动影响的板带轧机非线性振动特性

基于Roberts摩擦因数公式和Hill轧制力公式,建立能够表征不同摩擦状态下的动态轧制力模型;在此基础上进一步考虑轧机结构的振动和轧件振动之间的相互影响,提出轧件-轧辊耦合振动模型。根据广义耗散的Lagrange原理,分别沿轧制方向和垂直于轧制方向建立动力学平衡方程;采用多尺度法求解出考虑系统内共振的幅频特性方程,并仿真分析不同外部激励和非线性参数作用下的轧机振动规律。研究结果表明：滑动摩擦状态下耦合系统对内部非线性参数变化和外部扰动变化的敏感程度远远高于静摩擦状态下的情况;适当选取耦合三次项非线性参数,可以将系统不稳定振动的出现控制在一个较小的频率区间,削弱轧件-轧辊耦合振动对板带轧机振动的影响。     

VM1400型振动离心机动态特性研究

通过建立振动离心机系统力学模型,对卧式离心脱水机的工作原理和振动原理进行研究分析,并用Matlab软件求出离心脱水机两部分质体的幅频特性曲线,以及固有频率与隔振弹簧刚度之间变化规律曲线。通过分析可知,建立的振动模型中出现两个共振频率,即一处为同相位共振,另一处为反相位共振。在系统处于反共振现象时,质体m_1振幅很小,但是二级振动的振幅很大,可以有效提高离心机的处理能力,同时减少对地基及周围环境的不良影响。此研究为卧式离心脱水机的设计及制造提供理论依据,对提高振动离心机的整机性能起到重要作用。     

电磁谐振式高频疲劳试验系统动态特性分析

针对电磁谐振式高频疲劳试验系统动态特性分析的问题,根据振动学共振理论,建立了高频疲劳试验机振动系统的动力学模型,并且得出了系统的固有频率和工作台共振振幅的计算公式;同时通过仿真,分析了试件刚度对系统固有频率和工作台共振振幅的影响,并通过做图进行了详细的说明;最后搭建了基于虚拟仪器技术的实验平台,并进行了相关实验以验证所得出的模型是否符合实际。研究结果表明,该系统的动态特性仿真结果与实验所得数据在误差允许的范围内能够较好地吻合,验证了动力学模型建立的正确性;为高频疲劳试验系统谐振频率的跟踪和工作载荷的高精度控制提供了理论基础,与此同时,工程人员可以依据这一模型对高频疲劳系统的动态性能进行预测分析,具有一定的工程价值。     

摩擦振动的时频特性

采用短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform,STFT)和Zhao-Atlas-Marks分布(ZAMD)这两种时频分析技术对往复滑动条件下的摩擦振动时频特性进行研究。用例子探讨了这两种时频分析技术的特点,联合采用STFT 和ZAMD方法可得到较高的时频分辨率。对摩擦振动信号的时频特性研究表明,摩擦振动的频率从其初始形成到消失的全过程中基本没有发生变化,这个特性显示在摩擦振动的形成和消失过程中没有遇到结构非线性因素。还讨论了时频不变特性的物理意义,指出用模态耦合理论不能满意地解释摩擦振动有限和消失现象。     

微尺度流动特性

通过微推进器小型化的具体问题说明微型化不是简单的尺寸缩小。微尺度流动所基于的物理因素与宏观流动不同,体现在流动涉及的表面积与体积之比增强、梯度参数效应及界面力效应等。物理因素作用的改变或新的因素参与,使微尺度流动呈现新的特点,这为设计芯片和传感器中的流动提供了新的思路,正如文中介绍的增强层流混合方法。微尺度效应在流体力学理论方面也会有所体现,包括对基本方程、边界条件的修正。然而对流动现象的深入认识则是理论发展的关键。文中简单介绍了作者的研究组在微尺度液体流动实验方面的研究结果。     

摩擦学系统的混沌特性

为了充分认识摩擦学系统的复杂性质,对摩擦学行为的混沌性进行了定量研究。在销—盘试验机上试验提取摩擦力和摩擦振动的时序信号,以此为研究对象,运用功率谱、分形维数和Lyapunov指数三种方法联合证明了这两种摩擦信号的混沌特性。研究表明,摩擦力和摩擦振动信号具有连续宽带的功率谱、分数维数和正的Lyapunov指数,即具有混沌行为的基本特征,从而证明了摩擦学系统的混沌性质。     

微机械陀螺的动力学特性研究

有关微机械振动式陀螺的动力学特性测试的结果很多,而与微机械振动式陀螺设计相关的动力学特性的定量结果却很少见.文中基于拉格朗日方程建立微机械振动式陀螺的动力学方程,分析其动力学特性,推导其灵敏度与非线性度的计算公式,考虑输入角加速度影响的情况下,分析其带宽特性,并对其带宽特性进行模拟.所得结论对微机械振动式陀螺的设计提供一定的理论依据.     

汽车水泵总成的动态特性研究

利用有限元软件Ansys模态分析功能,在对某汽车水泵总成建立三维实体模型的基础上,对其进行约束模态分析,计算汽车水泵总成的前7阶固有频率和相应振型,并与试验模态相比较,证明计算模型的合理性。通过模态分析为该水泵的结构优化提供理论依据,并为解决汽车水泵总成的泄漏问题提出改进措施。     

空心阴极真空电弧弧光光谱的研究

在水冷铜阳极的条件下，给出了空心阴极真空焊接电弧弧光光谱的频域及空间分布的测试结果，分析了不同电流情况下电弧的光谱特征，为空心阴极真空焊接电弧研究提出了方向。     

MICROSTRUCTURE CHARACTERISTICS AT THE BOND INTERFACE

Lift-off and section characteristics at the interface of thermosonic bond are observed by using scanning electron microscope (KYKY2800) with EDS-test. Results show that the peeling underdeveloped bonds simulate a torus (or doughnut) with an unbonded central region and ridged peripheral region is bonded hardly. Inside roundness at flip chip bonding center are discovered. Bond strength is located between the severely ridged periphery and the non-adhering central area of the bond. For constant force and time, the ridged area of the bond pattern increases when more power is applied. For constant force and power, the ridged location of the bonded region moves closer to the bond center with time. Results of EDS-tests at Au-Al and Au-Ag interfaces show that Kirkendall diffusibility at Au-Ag interface occur and the diffusing speed of Au-atomic is faster than that of Ag, and that intermetallic compounds at Au-AI interface is generated possibly. And these would be helpful for further research about thermosonic bonding.     

焊接电弧光谱的分布特征

在试验的基础上,给出了焊接电弧光谱的频域及空间分布的测试结果,分析了焊接电弧光谱的结构。通过分析得出了ＴＩＧ焊电弧光谱空间分布的差异性和ＭＩＧ焊电弧光谱空间分布的相似性,着重指出ＭＩＧ焊电弧光谱与熔滴过渡之间存在密切关系。此外,还对焊接电弧光谱特征的应用提出了方向。     

蠕变损伤本构方程的优化特性

研究了蠕变损伤统一本构方程优化模型的特性,分析了传统的基于沿搜索方向进行迭代的优化方法失败的原因,指出了适合求解这类问题的优化方法应具有的性质。最后用进化规划对这一问题进行了求解,取得了很好的效果,所得结论对同类问题有一定的指导作用。     

油润滑对微动摩擦特性影响的研究

研究了钢摩擦副在油润滑工况下不同位移幅值对微动润滑摩擦特性的影响,分析了表面形貌。研究表明微动过程中表面之间的油介质会被驱除出接触区域,而滑动过程中表面之间的油介质始终保持在接触区域;润滑油的存在对接触区域起到了遮盖的作用,减少了氧化反应;由于油的流动性,在微动过程中容易再次渗透到接触区域,降低了表面摩擦与磨损。