空冷风机系统运行时竖向扰力试验研究

为了研究直接空冷系统的风机运行时对风机桥架产生的扰力,设计制作了1∶1试验模型,选择3种工况进行试验,运用无线测量技术对风机运行时风机轴的应变及转速进行了测试,通过应变分离技术确定了由转子质量偏心引起的扰力、由扇叶竖向振动引起的弯矩、由驱动风机旋转引起的扭矩、由空气反作用引起的竖向扰力,分析了不同工况、不同转速、不同扇叶数量等条件下四种扰力的特性。试验结果可供从事空冷风机桥架及其支撑结构设计的人员参考。     

多点谐振激励下钢-混凝土竖向混合结构振动响应研究

空冷凝汽器支架结构是由钢筋混凝土管柱和钢桁架组成的竖向混合结构.为了满足工艺要求,在结构中设有多台大直径风机进行强制通风.由于风机的转动偏心不可避免,因而会给结构施加多点谐振激励.为了研究空冷凝汽器支架结构在风机扰力作用下的振动响应,制作了1/8比例模型进行试验研究.试验测试了结构的动力特性,结构与设备的共振点,结构在不同风机转速和风机开启状况下的幅频曲线以及结构构件的动应变.采用ANSYS有限元程序对该结构进行模态分析和谐响应分析,计算结果与试验结果基本吻合.通过试验和有限元程序计算分析的结果,发现风机多点谐振激励引起的结构振动响应较小,风机低频运转对结构整体的影响要大于高频运转对结构的影响,建议通过合理的构造措施来考虑风机引起的结构疲劳.     

机器扰力作用下某厂房楼板竖向振动与TMD减振研究

针对某厂房主次梁式楼板在机器扰力作用下的有害振动问题,首先综合现场振动实测与动力特性、动力响应有限元分析揭示了楼板竖向振动机理,然后以楼板结构模态等效阻尼比、竖向加速度减振率与TMD行程作为楼板减振性能指标,分别给出了单一频率扰力作用下工业厂房楼板减振用TMD的设计频率、安装位置确定原则,开展了TMD的质量比与阻尼比参数化分析,最后总结建立了TMD减振优化设计流程。结果表明:单一频率机器扰力作用下厂房楼板结构呈现典型的强迫振动特征,楼板主振动频率与扰力频率相等;TMD设计频率应取为机器扰力频率,TMD宜布置在机器扰力作用位置,TMD质量比和阻尼比参数需要结合减振性能指标优化确定。     

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析

进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明:虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。     

基于轧件水平振动的轧机辊系振动补偿模型

考虑轧件水平振动对轧制力和摩擦力动态特性的影响,建立了一种基于轧件水平振动的轧机辊系振动补偿模型。根据广义耗散的Lagrange原理,分别沿轧制方向和垂直轧制方向建立动力学平衡方程。以某厂四辊板带轧机为例,仿真分析轧件水平振动速度和轧机辊系垂直振动位移随轧辊转速的变化规律,测试了5组不同转速下的轧制力数据;对模型补偿前后轧制力理论值与测试数据误差进行了对比。研究结果表明:补偿后的模型轧制力理论值与实测数据之间的误差大大减小。     

风机隔振设计要点浅析

本文简述了风机隔振设计的关键——确定合理的系统隔振效率和保证风机隔振后自身振动不超过限值,并着重分析了风机隔振后自身振动的控制标准和方法,适用于离心风机的隔振设计,对轴流风机及罗茨风机隔振设计也有参考价值.一、风机隔振的必要性风机是旋转式机器,其旋转部件高速旋转时不平衡质量产生的离心力就是风机的振动扰力,其力幅P_0.可用公式(1)计算:     

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4 倍电磁激振力波及4 倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的。然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱归纳方法的故障复现试验方案,并在振动台上成功复现故障。最后给出调整波形弹片的刚度、优化辅助变流器电源谐波电流和适当提高风机转速的整改方案。研究成果可为类似结构的故障定位、分析和复现提供理论指导。     

分布式摩擦激励下轴系振动研究

针对含水润滑橡胶轴承轴系在摩擦激励与弯扭耦合作用下产生自激振动并诱发异常噪声、而常用的点支承模型无法用于分析轴承分布支承力及轴承倾斜等因素对轴系振动影响,采用分布式轴承支承模型及速度依赖型Stribeck摩擦模型,利用拉格朗日方程及模态展开法建立摩擦激励下轴系动力学模型。用数值仿真研究轴系非线性振动与系统物理参数间关系,探讨接触力、转速、轴承倾斜等因素对轴系响应特性影响。结果表明,在相同摩擦系数、接触力、转速条件下轴承倾斜会使轴系更易产生自激失稳。     

简化的结构振动自适应前馈控制方法研究

发展一种基于ARX模型描述的实时自适应前馈控制系统,并将其应用到具有拟周期扰力的结构振动控 制中。采用RLS算法处理在线辨识问题,而采用LMS算法进行控制律的更新。实时控制中,辨识和控制的计算都由高 速数字信号处理器完成。此种方法,对于周期扰力以及拟周期扰力激起的结构振动响应都有很好的控制效果。     

电磁轴承振动传递特性研究

通过有限元方法建立转子的仿真模型,结合电磁轴承动态模型获得整个电磁轴承支承转子闭环系统状态方程。基于该状态空间模型,计算转子受外扰力作用时轴承处力传递率频域响应、在外冲击力作用下位移响应及动态力响应,以此考察电磁轴承的振动传递特性,并与滚珠轴承进行对比。计算结果表明,电磁轴承的刚度阻尼等支承特性与滚珠轴承显著不同,其力的传递率频域响应较平缓,无滚珠轴承支承时某些频率附近的突出峰值。在冲击力作用下电磁轴承支承时,转子位移及动态轴承力振动均能较快恢复稳定状态,振动传递明显减小。     

基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究

采用数值方法研究离心风机在流体激励力和叶轮离心力共同作用下的结构响应。离心风机在运行过程中的振动主要由流体激励力和叶轮离心力引起,传统的分析方法很难准确地模拟和预测这种流固耦合振动。首先模拟离心风机内部三维非定常流场,然后将流场分析得出的流体激励力施加到风机叶轮上,采用模态动力学方法对离心风机进行振动响应计算。研究叶片数和前盘厚度两种结构参数对离心风机振动特性的影响。结果表明,存在最佳的叶片数和前盘厚度值,使得离心风机达到较好的减振效果;增加前盘厚度有利于提高叶轮强度,但是随着前盘厚度的增加,系统振动越来越强烈,因此在叶轮设计时应充分考虑叶轮强度以及风机整机振动性能以确定最佳叶轮结构。     

车轮谐波磨耗对轮轨蠕滑特性的影响分析

为探究车轮谐波磨耗对轮轨间蠕滑特性的影响,建立了4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型。基于多体动力学理论,以实测车轮谐波磨耗为依据,对比分析了4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨关系模型。基于柔性轮轨分析车轮谐波磨耗对轮轨蠕滑特性的影响,并进一步探究谐波磨耗下扣件刚度和速度对蠕滑特性的影响。结果表明:柔性轮下的振动响应要高于刚性轮,而刚性轨下的振动响应要大于柔性轨。其发生机理表现为柔性体的固有模态与谐波激励频率相近引发模态共振,使得柔性体的振动响应大于刚性体。对比分析结果表明多柔体更能反映轮轨真实接触状态;车轮谐波磨耗的阶次和幅值对柔性轮轨关系下的蠕滑特性影响显著,整体呈现出随阶次和幅值增大而增大的趋势,且高阶次下,幅值对蠕滑特性的影响更加显著。进一步发现扣件刚度对蠕滑特性的影响与速度呈现相关性,当速度低于250 km/h时,扣件刚度对蠕滑率/力的影响并不显著,但仍呈现出随刚度增大而减小的趋势;当速度高于300 km/h时,扣件刚度对蠕滑率/力的影响比较明显,呈现随刚度增大而增大的趋势。     

海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正

对输送液体的模型管道进行了涡激振动试验研究,试验结果表明:当理论涡脱频率与管道的固有频率不一致时,作用在振荡管道上的涡激力并非简谐扰力,而是具有一定带宽的窄带随机扰力。因此,管道的涡激振动响应也是一个随机过程。当理论涡脱频率与管道的固有频率接近时,管道的涡激振动响应逼近简谐振动。试验结果也表明:作用在振荡圆柱体上的涡激力频率不仅是流速和圆柱体直径的函数,也是圆柱体固有频率的函数。     

任意形状埋置基础滑移振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算埋置基础滑移振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状的埋置块体基础在水平谐和扰力作用下的动力响应进行计算,并将振幅计算结果与采用弹性半空间理论所得到的埋置基础滑移振动刚度和阻尼系数公式(由大量试验、数值计算所证实)的振幅计算结果进行比较,结果表明:两者结果吻合,振幅误差为22.9%。利用该模型可以容易地计算在水平扰力作用下任意频率、任意泊松比和任意形状(不包括环型)的均质半空间上块体埋置基础的动力响应。     

联合基础振动模型及动力特性的研究

提出一种刚体－－弹性体联合基础振动模型，用于大型动力机器联合基础的动力分析，对联合基础的自振频率，振型、减振效果以及在不同相拉扰力作用下的响应等动力特性进行了研究。     

复杂环境下爆破振动速度预测模型分析

为了预测及分析邕宁水利枢纽工程爆破振动的传播与衰减规律,进而控制爆破所带来的危害,减小负面影响,采用爆破振动测试仪在现场布置了4个监测点,对爆破振动速度进行实测。由于传统的萨道夫斯基模型预测地形变化较大的爆破振动速度的精确度较低,因此根据实测数据和前人改进的2种预测模型,通过回归分析,将以萨道夫斯基模型为主、考虑髙程和岩体累计损伤的爆破振动速度预测模型进行变换,得到现场实验条件下的3组回归公式。同时,比较分析了实测爆破振动峰值速度与不同预测模型得到的爆破振动峰值速度。结果表明:髙程及岩体损伤对爆破振动效应具有较大的影响,改进后的爆破振动速度预测模型的精确度较高,能较好地反映该区域爆破振动传播与衰减规律。     

复杂环境下爆破振动速度预测模型分析

为了预测及分析邕宁水利枢纽工程爆破振动的传播与衰减规律,进而控制爆破所带来的危害,减小负面影响,采用爆破振动测试仪在现场布置了4个监测点,对爆破振动速度进行实测。由于传统的萨道夫斯基模型预测地形变化较大的爆破振动速度的精确度较低,因此根据实测数据和前人改进的2种预测模型,通过回归分析,将以萨道夫斯基模型为主、考虑髙程和岩体累计损伤的爆破振动速度预测模型进行变换,得到现场实验条件下的3组回归公式。同时,比较分析了实测爆破振动峰值速度与不同预测模型得到的爆破振动峰值速度。结果表明:髙程及岩体损伤对爆破振动效应具有较大的影响,改进后的爆破振动速度预测模型的精确度较高,能较好地反映该区域爆破振动传播与衰减规律。     

轴流散热风机共振失效分析与优化设计

为研究某磁悬浮列车辅助变流器的轴流散热风机的失效问题,提出了一种基于现场测试、有限元仿真与代理模型的失效分析与优化设计方法。首先,通过振动路谱测试与模态仿真分析剖析了轴流散热风机的失效机理,确定了由安装结构刚度不足和转速下降引发的局部共振为风机失效的根本原因。然后,基于模态分析结果,设计了轴流散热风机安装网斜向筋局部加强改造方案,并采用加速度谱响应分析对改造后的风机进行了性能评估。接着,利用代理模型拟合了安装网加强结构特征参数与轴流散热风机振动响应特性之间的映射关系,并以避免共振、降低振动烈度和改造成本最低为优化目标,通过智能算法获得了最优改造方案。最后,通过振动性能评估试验和长寿命振动试验验证了最优改造方案的可行性。结果表明,最优改造方案能有效地解决轴流散热风机的局部共振问题,提高了其使用寿命。研究结果可为轴流散热风机的共振失效分析与优化设计提供参考,具有重要的工程实践价值。     

单跨双盘裂纹转子-轴承的动力学特性研究

在考虑裂纹的时变刚度和综合模型的基础上,采用有限元法建立了左侧为弹性支承、右侧为非线性油膜力支承的单跨双盘裂纹转子系统的动力学模型和两端均为弹性支承的裂纹转子系统模型,并利用4阶Runge-Kutta方法进行求解,研究裂纹位置、裂纹深度、转速和裂纹轴刚度变化量对转子系统动力学响应的影响,并对2个模型的动力学特性进行对比分析。研究结果表明:在转速、裂纹深度和裂纹轴刚度变化量相同的条件下,裂纹位于转子左侧轴段的振动总是比裂纹位于转子中间轴段的振动剧烈;当转速较小时,无论裂纹位于转子左侧还是中间轴段,系统的振动响应主要是由裂纹引起的,频谱图上会出现高频分量;当转速较高时,系统的振动响应主要是由偏心量引起的。研究结果可为系统故障诊断提供依据。     

任意形状基础滑移振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算明置基础滑移振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状的明置块体基础在水平谐和扰力作用下的动力响应进行计算,并将振幅计算结果与采用弹性半空间理论所得到的滑移振动刚度和阻尼系数公式(由大量试验、数值计算所证实)的振幅计算结果进行比较,结果表明:两者结果非常吻合,基础沿x和y方向滑移时,振幅误差分别为9.2%和0.8%。利用该模型可以容易地计算在水平扰力作用下任意频率、任意泊松比和任意形状(不包括环型)的均质半空间上块体基础的动力响应。