多曲囊式空气弹簧非线性弹性特性研究*

[摘要]分析了多曲囊式空气弹簧的材料、几何和接触等非线性力学特性,提出采用非线性有限元研究空气弹簧非线性弹性特性的方法。根据有限元方法建立了空气弹簧的有限元分析模型,进行了有限元计算和试验研究,计算结果与试验结果吻合较好,验证了所采用的研究方法和分析模型的正确性和有效性。在此基础上,研究了充气压力、胶囊参数及附加气室容积对空气弹簧弹性特性的影响,结果表明：空气弹簧的承载能力和刚度随充气压力增加而增大;胶囊的帘线角和附加气室容积对空气弹簧弹性特性有较大的影响;帘线网格间距、帘线层间距、帘线层数及帘线材料对空气弹簧弹性特性影响不大。     

发动机空气弹簧液压悬置动态特性及参数灵敏度研究

针对发动机空气弹簧液压悬置的动特性及其参数灵敏度影响,采用空气弹簧液压悬置上液室等效体积刚度替代解耦膜以及密闭空气腔对悬置动特性的影响,基于流体力学相关理论建立了空气弹簧液压悬置力学模型,并通过试验验证了该模型的正确性,分析了空气腔开启和关闭时空气弹簧的动态特性;采用该模型研究了空气弹簧液压悬置橡胶主簧体积刚度、阻尼系数、等效活塞面积、空气腔开启和关闭时上液室等效体积刚度、惯性通道液体惯性系数及阻尼系数等参数对悬置动刚度阻尼角的影响,获得了这些参数对空气弹簧液压悬置动刚度影响的灵敏度,该研究结果有助于空气弹簧液压悬置动特性的优化设计,缩短研发周期,节省研发成本。     

空气弹簧弹性特性及容积特性分析

依据工程热力学理论得出了空气弹簧的弹力表达式,并分析了空气弹簧材料、几何和接触等非线性力学特性,提出采用非线性有限元研究空气弹簧非线性弹性特性和容积特性的方法。根据有限元方法建立了三曲囊式空气弹簧的有限元分析模型,进行了有限元计算,结果表明：空气弹簧的承载能力随充气压力增加而增大,且呈现出非线性特性;空气弹簧压力、容积及有效面积与变形均呈现出非线性关系,腔内压力和有效面积随空气弹簧变形量的增加而增加,但容积呈现相反变化趋势;充气压力对于空气弹簧容积和有效面积基本没有影响。     

空气弹簧的现状及其发展

空气弹簧在振动控制上有着卓越的表现,受到广大科研人员的关注。此文章简要介绍了国内外空气弹簧的诞生、发展历史、现状、应用范围和它的主要特点。针对空气弹簧的相关理论,刚度特性、频率特性、阻尼特性和非线性特性等方面进行了详细论述。空气弹簧具有的非线性特性是强非线性,它的非线性主要由材料非线性、几何非线性和接触非线性组成。对国内外现有的空气弹簧类型进行了简要说明。并分机械式、电子控制式和智能控制式三个方面阐述了空气弹簧控制系统发展的历史阶段和发展趋势,根据国内外相应的资料对空气弹簧的几种破坏形式作了简介,最后指出了空气弹簧未来的四个研究方向:主附气室体积比对空气弹簧性能影响的研究,空气弹簧非线性特性的研究,空气弹簧的智能控制系统的研究,高强度高耐磨性耐寒的空气弹簧气囊材料的研究。     

用有限元法分析胶囊对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧垂向刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向特性的影响.     

空气弹簧刚度的有限元分析方法

在简要分析了确定空气弹簧刚度传统方法的基础上，从有限元的角度，提出了分析空气弹簧刚度的新思路，并初步解决了用有限元分析空气弹簧刚度需要解决的几何非线性，气压载荷变化等问题，而后，以回转型空气弹簧为例，分析了其垂向刚度特性，分析结果表明，用有限元分析空气弹簧刚度是可行的，最后，根据空气弹簧的实际情况，提出改进分析的措施。     

囊式空气弹簧载荷建模与实验研究

以囊式空气弹簧为研究对象,在深入分析囊体受力及材料特性的基础上,建立了空气弹簧载荷模型。采用几何图解的方法对该模型进行了仿真计算,并设计实验系统对空气弹簧的特性进行测试。实验和仿真结果有较高的吻合度,验证了模型正确性。研究表明,囊体材料特性对空气弹簧的载荷力尤其是拉伸状态下的输出力有较大影响;模型中通过引入囊体材料特性系数,能够更准确的描述空气弹簧载荷特性。该模型为空气弹簧载荷计算提供一种简单准确的方法。     

囊式空气弹簧刚度特性的非线性有限元法研究

利用非线性有限元方法，研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向和横向刚度特性，分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性，得到了空气弹簧刚度非线性特性的精确描述，并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向和横向特性的影响。通过与试验结果比较，证明了该方法确实可行。     

一种囊式空气弹簧动刚度混合有限元计算方法

针对传统空气弹簧刚度特性计算存在的问题,基于空气波动理论与弹性薄壳理论,提出了一种通过计算囊式空气弹簧的空气声压场和囊体应力场分布,进而确定其动刚度的有限元计算方法;并给出了运用该方法计算船用空气弹簧机械阻抗的实例,分析表明该方法合理可行,为囊式空气弹簧的动态特性分析计算提供了一种新思路。     

车辆悬架部件的非线性特性研究进展

空气弹簧、阻尼减振器和钢板弹簧是车辆悬架系统的重要组成部件,它们都具有非线性特性,可大大提高车辆的行驶平顺性。从非线性科学角度,重点介绍了空气弹簧、阻尼减振器和钢板弹簧的研究现状和非线性特性及其对改善车辆性能的作用。分析了非线性车辆悬架部件的研究方法和发展方向。     

蒸发式空调应用于我国农村住宅的前景初探

结合我国农村住宅建筑的特点和农村地区室内热舒适性,阐述蒸发式空调在农村住宅应用的意义和可行性。对用于农村住宅的蒸发式冷风扇、窗式蒸发空调器、柜式蒸发空调器和分体式蒸发空调器4种形式的蒸发式空调的特点和工作原理加以分析,指出蒸发式空调适用于气候条件适宜、经济欠发达的农村地区住宅。     

间冷冰箱风道系统流量分配特性的模块化计算方法

本文提出了一种用于计算间冷冰箱风道系统流量分配特性的模块化计算方法。首先将整体风道根据风道串并联位置划分成若干个模块,单独得出每个模块的流量阻力特性公式,其次将各模块按照冰箱实际串并联关系连接成网络,根据网络图构建模块的流量阻力方程并联立求解,最终获得整个风道系统的流量分配特性。通过实验对模型进行了验证,结果表明应用模块化计算方法得出的系统风量值与实验测量值误差在5%以内。风道系统流量分配特性的模块化计算方法具有计算准确、方便建模与求解、通用性强等优点,可应用在间冷冰箱的实际设计中。     

典型实验房间空调气流组织监测方案设计研究

有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质,控制室内污染物浓度,对实现健康建筑、舒适性空调有着重要的意义。室内空调气流组织方式多种多样,对其效果的研究也很多,但是多集中在理论分析,而对气流组织效果的监测方面的研究较少,且监测方法没有一个完成的体系。首先对空调气流组织现场监测和评价方法进行分析,得知现场检测方法多以工程标准,只是对室内气流组织的应用效果进行评价,并不能完全反映气流组织的轨迹特征。其次,为了更好的反映不同时刻空调气流组织的特征,建立气流组织的监测方法,以5m×3m×2.8m的一个典型实验房间为例,利用计算模拟方法,分析不同气流组织形式下温度、风速等衰减特征,为室内气流组织现场智能监测测点布置提供依据。     

无人机回收气囊减震性能有限元参数分析

目的伞降-气囊回收方式是目前无人机回收的主要方式,气囊能够在回收过程中很好地起到降低过载、限制反弹、保护设备的作用,研究气囊在回收过程中的回收特性对于加快无人机研制进度,提高无人机的回收质量具有重要意义。方法采用有限元模拟方法对无人机回收过程中气囊的减震特性进行研究,以单个气囊为研究对象,分析气囊充气后压力、气囊排气孔面积和气囊放气压力对气囊减震性能的影响,并对气囊参数进行优化。将优化过的气囊应用于某型高亚音速无人机,并对其减震特性进行验证。结果充气后压力、排气孔面积和放气压力等气囊参数无论过大还是过小都会影响减震性能,实际应用中必须根据实物具体情况,确定一组合理的气囊参数。某型高亚音速无人机采用双气囊减震方案,在进行气囊参数优化后,回收时其重心位置的加速度明显减小,飞机回弹速度及剩余速度也得到明显改善,满足了机体及机载设备对回收过载的要求。结论采用有限元对气囊的分析和优化方法对于气囊的设计具有较强的指导意义。     

气流影响下的插入管消声器声学特性的实验研究

在管内气流流速10 m/s-100 m/s范围内,对长径比L/D=3.98的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态,腔体声学模态和尾管声学模态对插入管消声器的声学特性机理进行了分析。实验及理论分析表明,气流流速对消声器内外声学特性均有明显的影响。气流影响下的插入管消声器声学特性与消声器腔体的声学模态和尾管的声学模态关系密切,而消声器腔内气流再生噪声的涡模态对其声学特性影响不大。     

机车司机室空调系统降温特性分析方法探讨

机车空调,轿车空调等小空间,“即开即用”空调对降温速率有特殊要求,因此有必要研究该类空高系统的降温特性,本文在分析降温阶段空调系统热湿扰量的基础上,建立了一套分析空调系统降温特性的研究方法,并形成基于降温速率的空调机组容量确定方法。     

计及气流影响的小长径比插入管消声器声学特性的实验研究

在管内平均气流流速10 m/s~100 m/s范围内,对长径比L/D=0.6的插入管型抗性消声器内部和外部声学特性进行了实验研究。探讨了气流流速大小和消声器结构参数的变化对插入管消声器声学特性的影响,并结合腔内气流涡模态和尾管声学模态对小长径比插入管消声器的声学特性机理进行了分析。实验及理论分析表明,气流流速对消声器内外声学特性均有明显的影响。与消声器静态特性不同的是,在有气流情况下必须计及腔体内上游插入管气流喷射引发的涡模态。计及气流影响的小长径比插入管消声器声学特性与消声器腔内气流再生噪声的涡模态和消声器尾管的声学模态关系密切,而与消声器空腔本体声学模态无关。     

热力膨胀阀对空调器性能影响的试验研究

为了提高空调器对变工况的响应速度,通过试验分析热力膨胀阀对空调器(制冷量为3 500 W,R134a制冷剂)的调节特性。试验结果表明,热力膨胀阀的非线性特性使制冷剂质量流量在一定范围内呈现波形变化;热力膨胀阀开度一定时,对于变工况,空调器在40 s内可以达到稳定运行状态;热力膨胀阀开度为40%时,空调器的EER值最大。     

汽车空气滤清器声学性能数值计算及分析

发动机进气系统设计除了满足进气和空气滤清要求外，通常还要求能够有效地降低进气噪声。设计消声效果良好的空气滤清器是控制发动机进气噪声的有效措施之一。由于一维平面波理论只适于低频分析，为了扩大分析的频率范围，采用了三维有限元数值方法分析空气滤清器的声学特性。同时，空气滤清器中的滤纸大多是纤维材料，可以作为吸声材料来处理，所以在考虑滤纸的情况下分析空气滤清器的消声性能，其中以纤维吸声材料的经验公式来模拟滤纸的声学特性。通过比较不带滤纸和带有滤纸的空气滤清器的声学性能结果表明，滤纸的考虑与否对空滤器的中高频消声性能有很大影响。     

苏州吴中白金汉爵大酒店空调通风系统设计

对苏州吴中白金汉爵大酒店空调通风系统特点、设备配置等方面进行了介绍,针对不同使用功能的房间采用了相应的空调方式。主要对电动冷水机组采用大温差,空调水系统采用分区四管制一次泵变流量系统,过渡季节采用冷却塔供冷,宴会厅空调热湿负荷特性及空气处理过程等设计方面的经验和体会进行了探讨。