船舶轴系动态特性的实验与理论计算的综合分析

论述了船舶轴和纱动态特性的实验与理论计算的综合分析方法。用该法可通过在轴系便于设置测点处测量得的几个参数推算出整个轴系的动态特性及各个轴承的附加动态轴承负荷，并可利用实测参数对目前难以确定的原始计算参数进行必要的修正，使求得的轴了承动态特性与各个轴承的附加动态轴承负荷能符合实际情况。在船舶轴系试验台上进行的实验及理论计算表明，文中所述的综合分析方法是正确可行的。     

周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承静动态特性研究

利用摄动法研究了沿周向周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承的静动态特性。通过有限差分法求解稳态雷诺方程和扰动雷诺方程,计算了轴承静承载力和静刚度及动刚度和阻尼系数,分析了扰动频率对轴承动态性能的影响,并对轴承的稳定性进行了分析。研究结果表明:扰动频率对轴承动态性能有较大影响;轴承的稳定性与气膜间隙、供气压有关,供气压越大,轴承稳定性越差,随着气膜间隙增大,稳定性先减弱后增强。     

波浪动荷载作用下吸力式桶形基础水平承载性能

针对波浪、风等水平动荷载作用下吸力式桶形基础的水平极限承载能力,采用显式动力方法,建立波浪动荷载作用下吸力式桶形基础的力学模型,基于无限边界与瑞利阻尼进行模型优化分析,开展相同水平位移条件下静荷载、动荷载(作用时间0.5、1、2、5 s)模式下地基极限承载性能对比研究。研究结果表明,与静荷载作用相比,不同动荷载作用时间下桶形基础的水平极限承载能力变化曲线随着加载时间的增大而降低,逐渐趋近于静荷载承载力曲线;受到海床岩土介质阻尼影响,桶体在水平荷载作用下的旋转中心随着动荷载作用时间的减少而向桶体顶部上移。     

已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验研究

通过对一根已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验室试验,研究该梁单元在不同荷载工况作用下各个截面的挠度情况和混凝土应变,获得该梁单元的静力承载力情况;同时利用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝上空心板梁单元的有限元模型,分析在不同荷载工况作用下梁截面的挠度和混凝土应变,试验分析结果和理论计算结果进行对比分析,以此进行已服役20年结构的耐久性能评估并对结构整体性能进行评定.     

基于动态卡式系数的大型潜水电机偏心特征量的计算

为了寻求偏心度与偏心特征量之间的数值关系,采用解析计算与有限元相结合的方法计算偏心特征量数值,建立偏心状态下复杂气隙模型,并采用动态卡式系数理论分析开槽对气隙的影响,分别推导静偏心及动偏心状态下的气隙分布函数,求出偏心特征量的解析式。并且应用有限元计算的方法验证理论分析的有效性,该方法为偏心检测奠定了理论基础。     

一般均质地面承载力现场试验

为了评判施力盘作用下地面的承载安全,进行了一般均质地面承载力静态与动态荷载现场试验.采用平板载荷静态加载方法进行了模拟施力盘静态荷载的平板载荷试验,根据相似准则π定理进行了缩比施力盘动载试验.在现场试验的基础上研究了静载条件下沉降量随时间变化的S-t曲线,不同尺寸承载板在相应载荷作用下的地面土体沉降量之间关联关系的P-S/D曲线及动、静荷载下载荷与沉降量关系的P-S曲线以及动静载荷对比的P-S曲线.分析结果表明:对于进行现场试验的均质地面,S-t曲线表明静态加载方法合理;P-S/D曲线在极限载荷内呈线性比例关系;动载下的沉降量S远远小于静载条件下的沉降量S,动载下的土体变形刚度较静载下的变形刚度高,瞬间动态荷载造成的地面沉降可忽略.     

大跨径人行天桥静、动载试验检测与评价分析

对长安大学人行天桥进行静、动载试验检测,基于结构损伤识别和承载力评定原理建立了桥梁的有限元数值分析模型,针对该人行天桥的结构特点、结构外观检查结果和使用现状设计了静、动载试验检测方案。对现场静、动载试验数据和数值模拟结果进行了对比,并对该类桥梁结构的承载力与安全性评估、健康检测及损伤诊断过程进行了具体的分析和介绍;对结构性能和使用状态进行了综合评价,并根据其结构损伤和病害特点进一步提出养护方案。结果表明,该桥虽受力状况复杂,但使用状况基本完好。     

复杂载荷作用下结构的可靠性研究

针对以往的结构可靠性分析过程中,将结构的随机动载和静载单独考虑与实际工程结构不相符的情况,提出随机动载荷和静载作用下结构的可靠性模型,先利用一次二阶矩法和随机有限元法计算出随机动载和静载单独作用下结构的可靠度,然后将结构视为在随机动载和静载分别作用下的串联系统,求出随机动载和静载共同作用下结构的可靠度.算例表明,本文简单实用,为工程应用提供了一种适用的估算方法.     

钢纤维混凝土深梁试验研究与非线性有限元分析

采用试验研究与非线性有限元模拟计算相结合的方法,研究钢纤维混凝土深梁的受力性能,包括在静力荷载作用下的开裂荷载及极限承载力等,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析,结果表明,钢纤维的掺入,能提高混凝土深梁的开裂荷载及极限承载力,并且能有效地抑制结构裂缝的开展;只要合理选用单元类型、参数模型及收敛准则,混凝土结构非线性有限元分析可以取得令人满意的结果。     

轴承刚度对船舶轴系振动特性的影响研究

针对某船舶轴系进行了三维几何建模,对不同位置、不同刚度的轴承条件下的轴系周有振动特性进行了分析,得到了不同位置不同刚度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响。计算结果表明,不同位置轴承刚度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同。在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中刚度要发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化。其它位置处的径向轴承由于刚度相对较大,而且刚度不易发生变化,因此对船舶轴系的振动特性影响较小。而推力轴承刚度的变化影响只影响轴系的高频振动,对船舶轴系最关注的低频振动来说,影响可以不计。     

钢结构风致疲劳分析的多尺度有限元验证分析

为了研究钢结构风致疲劳分析中的多尺度有限元建模技术并验证其合理性,选择某二层框架结构,分别采用约束方程法和子模型法建立多尺度有限元模型,进行风荷载静力分析、动力时程分析及风致疲劳分析,并将计算结果与单一尺度模型进行比较,研究各多尺度有限元模型的特点,在此基础上研究局部细观尺度模型区域大小的选择.结果表明：在静力分析、动力时程分析及疲劳分析中,多尺度模型的计算结果与单一尺度模型吻合较好,精度可满足工程需要;子模型法相对约束方程法的精度更高,但更易受局部模型区域大小的影响.针对与本工程梁柱尺寸相似的钢框架结构,建议当采用约束方程法时,边界离研究部位横向轴线的距离选为0.05 m,而当采用子模型法时选为0.10 m.     

基于ADMAS和Workbench的高空作业臂性能仿真分析

建立作业臂的ADMAS虚拟样机模型,对工作臂进行动力学仿真,得到其动态特性曲线,由仿真结果可知工作臂运行过程较平稳。同时在两种危险工况下进行整机的有限元分析,得到应力分布和应变分布,并根据应力最大位置处的受力曲线,以最大载荷分别对中臂和下臂进行加载,进行静力分析,结果表明最大应力点受最大载荷时仍然满足设计要求。     

Alignment control for a long span urban rail-transit cable-stayed bridge considering dynamic train loads

In this paper, bridge alignment control with considering dynamic train loads was experimentally and theoretically investigated. Analytical process of bridge dynamics and the self-adaptive Kalman filter bridge alignment control method with considering the dynamic train loads were briefly introduced. The static measurement, the dynamic test, the field alignment measurement as well as the finite element analysis (FEA) of the second longest rail transit cable-stayed bridge in the world were carried out. Based on the results, the train dynamic load effect on the bridge alignment was obtained quantitatively. Subsequently, alignment control of the rail transit bridge with considering this effect using a self-adaptive Kalman filter method was analyzed. The results show that: (a) the dynamic train loads have effects on alignment control of the bridge and therefore cannot be neglected; (b) the self-adaptive Kalman filter method is applicable and reliable for alignment control of bridges during construction. The analytical method and whole process contribute to develop a related specification and further engineering applications.     

速度滑移对液静压轴承油膜微流动影响敏感度

为了使液体静压轴承油膜性能的研究更加准确,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和有限差分方法,研究了液体静压轴承间隙油膜微流动的速度滑移现象及其对轴承性能的影响,并定义敏感度物理量对影响程度进行评估.在传统油膜流动假设条件基础上,引入Navier速度滑移边界条件对传统的Reynolds方程进行修正,通过有限元差分方法求解修正后的Reynolds方程,采用梯形积分公式求解轴承承载力等性能参数,对速度滑移影响的轴承性能的敏感度做出定量和定性分析.研究结果表明:油膜压力分布、轴承的承载力、动刚度及油腔流量等轴承性能对速度滑移都有一定的敏感性.最大油腔压力随滑移系数的增加而减小;速度滑移在一定程度上提高了轴承承载能力和油腔流量,但同时降低了轴承动刚度,流量对速度滑移的敏感度最大达到100%.     

基于倒双谱的机械系统载荷识别方法

提出了一种基于倒双谱的机械系统载荷识别的新方法,首先,确定系统输出序列及系统特性的表示方法,通过系统输出序列的倒双谱及系统特性的微分倒谱,建立系统输出与系统特性的参数联系,然后,通过参数估计辨识得到系统特性,再通过时序分析的方法,由已知的系统特性求得其“逆传系统”特性,并利用此“逆传系统”特性和该系统输出序列来确定系统载荷,该方法解决了在系统特性和系统载荷未知的情况下,能量有限的稳定单输入－单输出因果线性系统的载荷识别问题,最后,以随机载荷作用下的单输入－单输出系统为例,采用最小平方算法,通过系统输出序列的高阶累积量直接估计系统特性的微分倒谱参数,辨识得到系统特性,再利用“逆传系统法”进行载荷识别,仿真验证了该理论方法的有效性。     

基于静动载试验的大型桥梁健康评估

对某公跨铁立交桥进行了现场静动载试验,测得桥梁结构的力学特性和性能指标,并基于ANSYS建立了该桥的有限元模型,进行了静力分析．通过试验值与理论计算值的比较分析,可以看出该桥承载能力和动力性能均有一定程度的降低,安全性能不能满足营运需要,需要进行大修．本文的研究方法可应用于桥梁结构的损伤识别、健康监测、结构控制以及结构的承载力评定．     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。     

基于FEM的数控弧齿铣齿机立柱结构静、动态设计

借助有限元分析软件,运用结构动态设计原理和基于有限元法的变量化分析技术对数控弧齿铣齿机立柱部件进行动、静态特性分析,并以立柱结构的侧板宽度为几何参数进行灵敏度分析,找出原设计中的不足,并在结构及尺寸上加以改进．结果表明,改进后立柱的动、静态性能得到显著的提高,为机床设计和改造提供了依据．     

大轴距轮式车辆动力学建模研究

对于大型载重车辆或轴距较大车辆,车架的柔性对整车振动特性的影响不容忽视。一般采用有限元法建立车架的柔体模型,但该模型规模大、求解效率低,不便于进行快速参数敏感度分析及结构优化。提出了运用多刚体离散元法快速建立车架有限自由度柔体模型的方法,所建模型可方便用于后续结构优化。以某混凝土搅拌运输车为例,建立了整车的动力学模型,并分析了其振动特性。通过对该车的振动测试,验证了所建模型的准确性及建模方法的有效性,为后续减振优化奠定了基础,可为类似结构车辆的动力学建模提供参考。     

某直升机旋翼动平衡试验台主轴动态分析

利用大型商用有限元软件ANSYS,对直升机旋翼试验台主轴系进行动态分析.首先通过简化各种轴系元件,对主轴系进行几何建模.对轴系本体采用3维BEAM188梁单元模拟,对弹性支承的轴承部分采用COMBINE14弹簧单元进行模拟,对旋翼桨和联轴器部分采用MASS21质量单元模拟.然后确定轴系计算的边界条件,进行模态分析,得到轴系振动的各阶固有频率和固有振型.通过谐响应分析,得到轴系在激振力下的位移和应力响应.通过实际试验台主轴的计算分析,说明该方法符合工程实际.