泵源与机体共同激励下液压管路振动特性

车辆液压系统在工作过程中会受到车体振动与泵源液压脉动双重激励的影响,对压力波的传递及管网的振动产生重要影响。针对车辆液压系统泵源激励和车辆机体激励产生的振动进行分析,研究多源激励下管路的振动规律及压力波的传递规律。首先对泵源与机体共同激励下管路振动的计算方法进行了分析,将流体域动力学方程与固体域动力学方程进行组合,建立了流固耦合的总体动力学方程,然后对方程进行离散求解。基于理论推导,采用数值模拟的方法对液压管路的振动进行了分析,研究发现,液压系统在泵源谐波激励下的振动响应表现为宽频域的强迫振动,其谐波频率与泵源流体压力脉动频率保持一致,当泵源产生的压力脉动频率与液压管路的固有频率接近时,会激起管路结构大幅度共振响应。     

非稳态流体激励下离心泵转子振动特性研究

建立了离心泵全流道三维定常及非定常CFD数值模型,通过非稳态计算得到作用于叶轮上的流体激振力,同时建立了泵转子有限元模型,研究不平衡质量与非稳态流体激振力对转子振动特性的影响。研究结果表明离心泵叶轮内流体激振力具有多种频率成分。不考虑转子上不平衡质量影响时,叶轮处转子在流体激振力作用下振动幅值最大,依次为转轴中部、下部轴承和上部轴承对应的转子位置。转轴上不同位置振动频率特性具有差异,实际故障诊断时要考虑测试部位的影响。考虑不平衡质量影响时,在远离受流体激振力作用的叶轮部位,转子振动频率成分减少。     

用分形接触理论研究拉杆转子轴承系统动力学模型

根据分形接触理论,建立了拉杆转子轮盘结合面弹性接触弯曲耦合模型和扭转耦合模型。在此基础上,采用集总参数法,建立了拉杆转子-轴承系统的动力学模型。通过锤击试验,测量了拉杆转子自由状态下的固有频率,验证了该模型的有效性。借助于数值仿真方法,研究了系统横向振动固有频率和扭转振动固有频率随结合面法向载荷的变化规律。研究发现:分形接触理论可以有效地解决拉杆转子轮盘接触表面间的弹性接触问题;结合面法向载荷增大时,系统固有频率同步增大;拉杆转子的固有频率小于相同结构尺寸的连续体转子的固有频率;法向载荷对高阶固有频率影响较大;对滑动轴承支承的拉杆转子轴承系统来说,拉杆转子预紧力对低阶横向振动和扭转振动固有频率影响相对较小。     

乙烯增压机管路振动分析及控制

针对某石油化工公司化工厂乙烯输送增压机管道系统存在的局部剧烈振动问题,应用CAESARII管道应力分析软件对其管道系统的固有频率及振型进行了详细的分析。采用Fluent流体分析软件对包括缓冲罐在内的增压机入口吸气管段内部乙烯气流的流动情况进行了非稳态分析计算,得到了吸气管路压力脉动响应频率。分析结果表明,管线中乙烯气体压力脉动响应频率与增压机气阀吸、排气频率同步;管道系统的振动是由于管内乙烯气体压力脉动频率接近局部管路的固有频率而引起的局部共振。通过改变振动管系的支架形式使其结构的固有频率发生变化,有效地控制了管系的振动。     

地铁钢轨短波长波磨形成原因分析

国内某地铁线路运营后曲线轨道出现了短波长钢轨波磨现象，通过力锤敲击法对不同扣件轨道动态特性进行了测试。利用ABAQUS建立了轮轨三维实体有限元模型，分析了轮轨耦合模态特性以及白噪声激励时轨道频响特性。结合试验和仿真结果，分析了轮轨结构动态特性与短波长钢轨波磨之间的相关性。研究结果表明：普通扣件和减振扣件轨道钢轨波磨主波长分别为30~63 mm和40~50 mm；白噪声激励下，两种轨道分别在450~920 Hz和570~720 Hz范围内的敏感共振频率与列车通过钢轨波磨频率(454~954 Hz和572~715 Hz)相吻合；线路轨道短波长波磨的产生主要与轨道结构高频固有特性相关，轨道短波长波磨通过频率与轮轨耦合模态频率相近，其模态振型表现为轮对弯曲扭转的同时，伴随钢轨相对轨道板的垂向弯曲振动，轮轨耦合高频模态特征加剧短波长波磨的发展。     

弹性支承输流管道的动力学特性

研究两端弹性支承输流管道横向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到其模态函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、流体压强和管截面轴向压力的增加而下降;静态失稳临界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升。     

基于Kriging插值的失谐叶盘气动 结构耦合振动特性分析

以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的分布规律,并讨论了失谐和气动载荷对压气机转子叶盘系统振动特性的影响。结果表明：压气机叶片受到的气动载荷为非定常脉动压力,主导频率为动静干涉频率f0的倍频;在干涉周期T内,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势,且压力面气动载荷的非定常性明显大于吸力面气动载荷的非定常性;失谐和气动载荷的作用加剧了叶盘系统的振动。研究结果为压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。     

考虑压力脉动的消防水炮自适应炮头射流系统参数振动研究

消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

KQSN500—M18型双吸泵振动故障诊断及分析

KQSN500—M18型号双吸泵返厂进行振动测试,发现垂直方向振动速度过大。通过试验台振动测试及分析、轴承体结构部件模态分析以及全流道三维非定常数值计算分析等方法,对其振动过大原因进行了综合诊断,发现是水压力脉动通过泵腔及转子部件的传递,引起了轴承体部件发生垂直方向的结构共振,并提出了相应的解决方案及建议。     

双流道泵内部流动非定常数值的研究

在不同工况下,采用滑移网格技术对双流道泵进行了非定常流动数值计算,着重分析了叶轮内不同点的压力波动情况。计算表明,双流道泵内流的非定常特性明显,蜗壳喉部尤为剧烈;从叶轮的进口到出口,压力逐渐增加;不同工况条件下叶轮的压力变化明显,其中小流量条件压力波动最大;叶轮流道内部不同点的压力随时间呈周期性变化规律。该计算为进一步研究双流道泵的水力设计、性能预测、优化设计提供了一定的理论依据。     

基于波传播和阻抗特性的裂纹梁损伤识别

基于结构振动波传播理论,讨论了在简谐力作用下,裂纹简支梁的弯曲波动解。为了描述由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入弯曲弹簧模型来模拟裂纹,并在此基础上提出了利用梁结构驱动点阻抗特性的裂纹损伤识别方法。以一裂纹简支梁为例进行了数值分析,得到了裂纹简支梁的驱动点阻抗特性曲线。从该曲线可以发现,梁的第一阶谐振频率和反谐振频率都随裂纹的出现而减小,并且频率减少量随裂纹尺寸的增大而增加。结合裂纹梁第一阶谐振频率与驱动点位置关系曲线,利用曲线上出现的突变点,准确地识别了梁的损伤状态和裂纹损伤位置。最后,利用已识别的裂纹位置和第一阶固有频率定量地识别了裂纹尺寸。     

往复压缩机脉动理论研究

介绍了平面波动理论,并根据一维非定常气流理论建立了管内气流的有限元运动方程,计算出管内气柱的固有频率和气流压力脉动。运用有限元法对简单管道内气柱的计算实例,得其固有频率和压力脉动值,与参考文献求得的值相比较,结果相差较小,复合脉动和振动控制要求。总结了消减天然气压缩机气体脉动的方法。     

对转风扇排间干涉效应对下游转子颤振特性影响的数值模拟研究

为了探究对转风扇排间干涉效应对下游转子颤振特性的影响,在多叶排环境下,使用谐波平衡法进行振荡叶片非定常流数值模拟。通过颤振预测的能量法考察两种不同多排模型下叶片表面非定常压力响应和气流做功的差异,探讨了对转结构下上游扰动对下游转子气动弹性稳定性的作用机制。研究结果显示:下游振荡叶排的气动阻尼因上游转子的气动干涉而降低,造成这种颤振特性差异的主要原因除了排间非定常扰动引起时均流场中激波形态的变化,还有上游尾迹传播引发的下游转子进口气流角的周期性波动。     

电动服装剪裁机的振动实验分析

本文利用锤击激振实验测试方法和微机动态信号测试与分析技术，对电动服装剪裁机进行了振动实验分析，确定了该机振动的频率结构和振动类型；并在对振动信号传函分析的基础上，利用Ｎｙｑｕｉｓｔ曲线拟合方法进行模态识别，得到其各阶固有频率及阻尼比等参数，为电动服装剪裁机动态性能的改进提供了有益的参考．     

支承松动的质量慢变转子系统混沌特性研究

建立了带有支承松动故障的质量慢变转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对该转子系统由于支承松动故障而导致的动力学行为进行了数值仿真研究。给出了系统响应随转子转动频率变化的分岔图、最大Lyapunov指数曲线图、典型的Poincare截面图和幅值谱图等，以及质量慢变系数对系统响应影响的分岔图。结论表明：转子的横向均为多周期运动，纵向响应几乎均为混沌运动；随着转动频率的增加，转子的振动幅度出现波动，而在2倍固有频率处达到极小值；质量变化幅值系数的增加致使混沌运动的频率区间增大等。     

船用离心风机内部流动诱发蜗壳振动的数值研究

针对船用离心风机内部非定常流动诱发蜗壳结构振动响应,发展了一种数值计算方法,该方法首先通过风机内部非定常流场计算获得振动激励源,其次采用流固弱耦合算法实现节点的插值和载荷加载,最后基于有限元的模态叠加法得到蜗壳结构动力响应。流场压力脉动和振动计算结果和实验测试结果分别做了对比,结果吻合较好,表明本文的方法能较准确地模拟叶轮机械内部流动诱发外部壳体的振动响应。从流场和振动响应两个方面阐述了流动诱发振动的机理:基频的非定常气动力是流固耦合振动的主要激励源,基频分量在振动的频率响应函数中占据主导地位,蜗壳的最大振动响应是基频下的非定常气动力和基频振动模态共同作用的结果。     

钻井液与钻柱的耦合纵向振动分析

考虑钻井液与钻柱的泊松耦合,基于管内外钻井液与钻柱间的耦合纵向波动方程组,应用特征矢量法,研究地层切变模量和钻柱泊松比边界对钻柱内纵向应力波和钻井液纵向压力波传输的影响。在此基础上推导钻柱纵向振动的频率方程,引入等效质量分析管内外液动压力下的钻柱固有频率。理论求解表明,钻柱的泊松效应造成应力波与压力波耦合,且管内外不同介质间的波速耦合对压力波的影响明显,而对应力波的影响较弱,故耦合对泥浆脉冲传输的影响远大于钻柱声遥测。钻井液的液动压力增加纵振的惯性质量,导致固有频率与不考虑钻井液相比有较大下降。综合等效粘惯性质量、粘性阻尼系数和钻井液惯性力,建立多因素影响下的钻柱纵向耦合振动模型。     

摆线转子式机油泵模态分析及试验

为评价某型摆线转子式机油泵结构的动态特性,建立了该型机油泵的有限元模型并进行模态分析,得到自由模态和约束模态的前六阶固有频率和振型。发现振动变形较大位置出现在转子工作区域和泵体出油口位置。将固有频率与转子啮合频率、发动机激振频率、转轴偏心振动频率进行对比,发现不会产生共振。通过模态试验,得到摆线转子泵的试验频率与仿真结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的可靠性。为摆线转子式机油泵系统的振动特性分析,减振降噪和结构优化设计提供了依据。     

多孔挡板影响液体晃荡冲击压力特征的研究

船舶波浪中航行激励液舱内液体晃荡产生的激振力会导致液舱结构局部失效,从而影响船舶运动姿态,而多孔挡板可以有效避免该问题。构建了大振幅水平激励试验平台以探讨冲击压力对频率的响应规律,分析了多孔挡板在不同激励频率下冲击压力的时域和频域特征,并从挡板结构和涡旋强度方面解释冲击压力特征产生差异的原因。结果表明,大振幅激励下的波浪翻卷、破碎等非线性特征会导致共振频率偏离固有频率;多孔挡板能够降低液体晃荡冲击压力的峰值与峰宽,且在一阶固有频率处压力峰值降低率更显著;多孔挡板不改变幅频中的主频成分,时频谱中仅有能量较低的低频成分;多孔挡板的固体结构阻碍行进波中大部分流体运动,剩余小部分流体通过孔隙会产生涡旋运动,从而耗散能量,减缓流体对液舱壁面的冲击。     

飞机发动机驱动泵出口管路振动分析与优化

为了研究飞机发动机驱动泵出口流体压力脉动对管路结构振动的影响,基于某型飞机发动机驱动泵真实结构参数,建立了AMESim柱塞泵模型,模拟了柱塞泵额定工作状态下液压油出口流动特性,得到流体压力脉动函数表达式。选取液压泵出口段管路结构进行建模分析,将流体脉动函数表达式作为管路入口流体边界条件输入,对管路进行流固耦合振动特性分析。结果表明:管路的过渡段在流体冲击下产生的变形最大,变形量为1.1774 mm;当流体激励频率接近管路一阶固有频率时,管路发生共振的振幅最大,其中最大振幅为31.227 mm。最后,通过加设弹性卡箍的方法对管路进行优化,优化方法有效降低了流体激励对管路振动的影响。