非线性振动理论在振动输送机中的研究与应用

在线性振动输送机的基础上，引入非线性振动理论，研究弹性力为连续变化的非线性硬特性线变节距弹簧在变载荷系统中的应用，实现系统刚度随载荷基本呈线性变化，使得系统振幅较线性振动输送机要稳定得多，可真正实现系统在近共振点附近运行，并可方便地利用调整弹簧预紧量的办法改变系统的工作点。     

变载荷系统应用非线性振动理论的创新与实践

本文探讨了在长距离水平输送机的变载荷系统中,应用非线性振动理论与自同步理论,采用近共振方法设计变节距弹簧,且辅以调频技术等,使结构大为简化,取得了节能、降耗、降噪、高效的显著效果。本文可对从事此领域研究和应用的工程技术人员有一定的参考价值。     

变节距悬架弹簧对方程式赛车平顺性的影响

针对大学生方程式赛车座椅与车架为刚性连接,行驶过程中车架振动对驾驶员造成很大影响的问题,分析了赛车变节距悬架弹簧的弹性特性曲线拟合方法,得出了变节距悬架弹簧节距随载荷的变化规律;通过随机输入实验和确定输入实验,对比分析了赛车前悬架分别采用线性弹簧和变节距弹簧对平顺性的影响。实验结果表明：随着车速的提高,车身各测点的最大垂直振动加速度都增大,但采用变节距弹簧的各测点值都小于采用线性弹簧的各测点值;当实验车速为50km/h时,采用变节距弹簧,前轴测点和座椅底板测点的垂直振动加速度均方根值较采用线性弹簧分别减小了11.02％和20.16％,平顺性得到提高。     

新型高振强双质体振动磨的非线性振动

选择高振动强度双质体振动磨超细粉碎方法,研究非线性振动对物料粉碎粒度细化的影响。主振系统采用非线性变节距弹簧,其刚度为变量,且随动载荷即振动强度变化而变化,以适应系统变频调速与近共振的工作需求,达到系统稳定工作、节能高效的目的。采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧,弹性模量小,可获得较大的弹性变形,易实现理想的非线性特性;系统具有高内阻,对突加载荷的吸收及隔振效果良好。试验发现物料粉碎粒度有向纳米级细化的趋势,目前国内外采用振动磨粉碎方法对超硬粉体进行超细粉碎徘徊在微米级水平上的现状已经突破。样机研制和对人造金刚石粉体的振动试验,取得了输入均值为10 m、输出均值约达0.2 m的阶段性成果。     

异径变节距悬架弹簧刚度特性逆向分析

利用变刚度螺旋弹簧的离散化分析思想,提出了一种异径变节距悬架弹簧的逆向分析方法.同时,对某车型异径变节距悬架弹簧进行逆向分析,获得该弹簧的刚度特性曲线,并与该弹簧的台架试验结果进行比较,验证了异径变节距悬架弹簧逆向分析方法的正确性.     

振动落砂输送机减振系统的设计与实践

通过分析振动落砂输送机及其上物料的运动规律，给出了落砂输送机各主要参数与其弹性元件特性的关系，着重从减振角度讨论了弹性元件垂、横向特性对落砂输送机主要参数的影响，并结合以自行研制的复合弹簧作为（某型）振动落砂输送机弹性无件时的实测数据，进一步阐述了落砂输送机弹性元件的选取方法     

基于非线性有限元算法的空气弹簧横向动态刚度研究

基于非线性有限元算法,建立了轨道车辆空气弹簧的横向刚度计算模型,其中考虑了橡胶特性、帘线层布置、流固耦合及裙板接触等非线性因素。计算结果表明:在研究空气弹簧横向特性时,可以忽略附加空气室与节流孔的作用,但不能忽略应急橡胶弹簧的影响。将空气弹簧的横向反力计算结果与试验结果进行对比,发现两者误差在6%以内,验证了模型的正确性。通过对空气弹簧横向动态刚度的研究发现:空气弹簧横向动态刚度对横向激振的频率与振幅是不敏感的,但对振动的平衡位置十分敏感;空气弹簧的横向动态刚度随平衡位置的增加而增加,且平衡位置越大横向动态刚度的增速越大。这种空气弹簧横向动态刚度的非线性特性,有利于提高轨道车辆的横向平稳性与稳定性。     

空气弹簧弹射冲击性能影响因素研究

基于空气弹簧的非线性特性,建立一种流固耦合弹射模型,并通过弹射碰撞试验系统验证模型的准确性。基于该模型,研究初始压强、压缩位移对空气弹簧弹射冲击性能的影响,再现了空气弹簧在弹射过程中的往复振荡现象,同时表明通过调整初始压强和压缩位移能够显著提高弹射冲击性能。进一步,通过改变模型加强筋参数,分析帘线角、帘线层、帘线间距、帘线直径和距中性面距离等参数对空气弹簧弹射冲击性能的影响。结果显示,帘线参数对弹射冲击性能的影响有限,但帘线层数的增加可显著提高空气弹簧稳定性。分析结果有助于拓宽空气弹簧的工程应用范围,促进相关碰撞测试的开展和车辆被动安全性能提升。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景.对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响.对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据.     

非线性液压弹簧力对电液伺服系统非线性动力学行为影响的研究

探究了非线性液压弹簧力对电液伺服系统动态特征的影响。根据非线性动力学原理,建立了系统的动力学模型。通过理论研究指出,非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述。通过数值分析揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为。通过对实测数据进行深入的分析,揭示了液压弹簧的软硬弹簧特性引起的“跳跃现象”。发现液压弹簧力的非线性作用会引发非线性振动,在系统建模与动态特性研究时应该将其非线性作用考虑在内。     

螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论建模及频响分析

针对车辆建模不能完全反映高频振动的情况,应用古典振动理论及冲击波动理论,对螺旋弹簧悬架车辆的振动进行模拟并对响应进行分析。提出用冲击波动力学分析车辆振动的理论依据,推导螺旋弹簧应力波波阻的表达式,由此建立车辆的波阻力及变形力振动模型。通过冲击波影响螺旋弹簧的长度及其对应的质量,建立了螺旋弹簧惯性力及变形力车辆振动模型,综合多种因素,建立螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论模型,探讨了模型的求解方法,并对各种模型从理论和解法两个方面进行对比。仿真验证冲击波动理论模型与古典振动理论模型在低频段的一致性及弥补后者不能表达高频振动的缺陷。提出了在波动理论下螺旋弹簧多参数的应用方法及悬架高频响应的模拟方法。     

谐波力激励下螺旋形弹簧的拉扭耦合动力响应

建立一种普遍的解析理论，利用简正模态法研究确定性载荷作用下拉扭耦合螺旋形弹簧的动力响应。假定确定性载荷是谐波变化的，得到各种谐波激励下封闭形式的解，并对动力拉伸位移和扭转位移的数值结果进行讨论，与文献中已有方法的比较验证了文中所提方法的有效性和精确性。     

Nonlinear transient response analysis for double walls with a porous material supported by nonlinear springs using FEM and MSKE method

In this paper, we newly propose a fast computation method for the nonlinear transient responses including coupling between nonlinear springs and sound proof structures having porous materials using FEM. In this method, we extend our numerical method named as Modal Strain and Kinetic Method (i.e. MSKE method proposed previously by Yamaguchi who is one of the authors) from linear damping analysis to nonlinear dynamic analysis. We assume that the restoring force of the spring has cubic nonlinearity and linear hysteresis damping. To calculate damping properties for soundproof structures including elastic body, viscoelastic body and porous body, displacement vectors as common unknown variable are solved under coupled condition. The damped sound fields in the porous materials are defined by complex effective density and complex bulk modulus. The discrete equations in physical coordinate for this system are transformed into nonlinear ordinary coupled differential equations using normal coordinates corresponding to linear natural modes. Further, using MSKE method, modal damping can be derived approximately under coupled conditions between hysteresis damping of viscoelastic materials, damping of the springs and damping due to flow resistance in porous materials. The modal damping is used for the nonlinear differential equation to compute nonlinear transient responses.Moreover, using the proposed method, we demonstrate new vibration phenomena including nonlinear coupling between nonlinear springs and soundproof structures by use of a simplified model. As a typical numerical example of the soundproof structure, we adopt double walls with a porous material. The double walls are supported by nonlinear concentrated springs. We clarify influences of amplitude of the impact force on nonlinear transient responses. We focused on the vibration modes, which magnify the amplitudes of the double walls. In these modes, the internal air of the porous material played a role of a pneumatic spring. Under a very large impact force as a severe condition, there exist the complicated nonlinear couplings between these modes and the super harmonic components of the rigid modes of the whole structure with large deformations in the nonlinear springs.     

扭力杆弹簧过渡部分应力集中的理论探讨及有限元分析

应用应力函数法探讨了变直径圆轴扭转的弹塑性理论，建立应力集中的应力协调方程。采用分离变量法求解该应力协调方程，并根据扭力杆的扭转确定其解的边界条件。最后，针对具体的扭力杆，采用有限元分析软件，对其过渡部分的应力集中进行了分析。     

单片钢板弹簧受短波冲击的瞬态响应研究

应用钢板弹簧的波动传递特性,在考虑钢板弹簧的具体结构的情况下,针对不同参数,对受短波冲击的钢板单自由度系统进行建模,与古典振动理论的建模方法进行比较,得到了五种方法的响应结果。并对它们的响应进行分析,探讨了钢板弹簧不同参数对瞬态响应的影响。为钢板弹簧高频振动建模提供参考。     

C型弹簧管固有频率灵敏度的有限元分析

以C型弹簧管为研究对象,建立有限元分析模型,并利用ANSYS灵敏度分析技术对影响弹簧管固有频率的主要结构参数进行研究。得出弹簧管固有频率和其主要结构参数之间的关系,为弹簧管的减振设计和进一步的动力学分析提供了理论依据。     

变刚度弹簧往复泵锥阀及其动态特性仿真

设计了变刚度弹簧往复泵自动锥阀,弹簧刚度是阀盘升程的函数。在阿道尔夫泵阀运动微分方程的基础上,考虑流体可压缩性对泵筒内流体连续流条件的影响,建立了变刚度弹簧往复泵自动锥阀阀盘运动规律的微分方程。以弹簧刚度是阀盘升程的线性函数为例,分析了变刚度弹簧往复泵锥阀阀盘的动力特性。仿真结果显示：弹簧刚度随升程的变化规律对阀盘的动力特性具有显著影响;在阀盘最大升程一定的条件下,与定刚度弹簧阀盘的动力特性相比,减函数变刚度弹簧阀盘的落座速度与滞后高度有所下降,有利于提高往复泵的容积效率,提高阀盘与阀座的疲劳寿命。