鼠笼局部断裂的刚度特性及其转子动力学特性分析

本文针对带有局部断裂的鼠笼刚度特性以及其支承的转子系统动力学特性开展研究.首先基于力学分析推导了鼠笼局部断裂刚度理论计算公式.其次,基于带有局部断裂的鼠笼有限元模型进行其刚度计算,并采用最小二乘法对有限元刚度计算结果进行分析,提出了鼠笼局部断裂后的拟合经验刚度公式,通过对比分析得出局部断裂对鼠笼刚度特性的影响.最后,建立带有鼠笼局部断裂的两支点弹性支承转子系统的动力学模型,并仿真获得了带有鼠笼局部断裂转子系统的固有特性和振动响应的变化规律.结果表明:鼠笼局部断裂导致其刚度下降以及支承刚度不对称,引起转子系统临界转速下降,且水平、垂直振动有差异,轴心轨迹呈椭圆形.     

商务车正面碰撞有限元分析

按照CMVDR294要求,运用LS-DYNA软件,对某商务车进行整车和乘员约束系统的正面碰撞并行模拟,并与台车和实车的试验结果进行比较,验证所建立的有限元模型的准确性,为整车开发和耐撞性设计奠定基础.     

地铁车辆轴箱吊耳动态分析和优化

针对某型地铁车辆转向架在被吊起时起保护一系悬挂系统作用的轴箱吊耳在车辆运营中多次发生断裂的问题,用HyperWorks建立吊耳的有限元模型,以试验数据作为输入分析模态频率响应,通过仿真结果与试验结果的对比调整模型,保证模型仿真的准确性.综合分析仿真结果和试验结果,找出引起吊耳模态频率响应过大的原因,利用OptiStruct进行结构拓扑优化,根据优化结果提出4种新方案,并分别对比各方案的静强度、模态频率、模态频率响应和体积等,确定最佳设计方案.     

基于虚拟样机技术的车辆平顺性研究

研究某轿车动力学模型优化,多体动力学理论,采用虚拟样机技术,对车辆行驶的平顺性,建立包含前后悬架、转向系统、车轮、制动系统、车身等在内的整车多体动力学虚拟样机模型,依据国家标准,在ADAMS/Car Ride中成功地对轿车进行脉冲输入和随机路面输入的平顺性仿真,得到的数据输入到MATLAB编制的平顺性评价程序中。对比结果表明,车平顺性较好。在此基础上,并将整车模型简化为二自由度1/4车辆模型,在Matlab/Simulink上建立振动模型,分析了悬架刚度、阻尼比、轮胎刚度对车辆平顺性的影响,得出车身加速度随悬架刚度、阻尼比及轮胎动载荷变化的规律。     

航空相机的模态分析及轴承模型的修改

为了研究航空相机的动态结构刚度,运用有限元分析和试验相结合的模态分析法获得系统的固有频率和模态振型.应用大型通用有限元软件MSC.Nastran/Patran建立了航空相机的有限元模型,分析得出该相机的固有频率和模态.利用有限元分析结果中的模态振型指导试验模态分析中测点位置的选择,通过试验测得相机系统固有频率的实际值,并与有限元分析结果进行比较,验证了有限元分析的合理性,确定相机结构达到了设计性能指标.在有限元建模中采用改进的线性轴承模型后,降低了系统的计算难度,使有限元分析结果与试验值更加接近.     

某SUV行驶平顺性仿真与优化设计

研究某SUV (Sport Utility Vehicle)的行驶平顺性优化问题,根据车轮—悬架系统动力学原理,得出悬架刚度、阻尼参数合理匹配与整车平顺性有直接关系.针对如何协调相互矛盾的性能指标,以达到悬架系统最优设计的目的,提出了一种虚拟样机技术与试验设计相结合的优化方法.利用Adams/Car建立整车模型,进行仿真分析,并与标杆车平顺性试验结果对比,模型的正确性和准确性得到验证.参照平顺性评价方法,以优化垂向的加权加速度均方根值为目标,采用D—最优试验设计确定了悬架刚度和阻尼参数的最佳匹配方案.优化结果表明,整车的平顺性能得到明显地改善,利用本文方法对悬架参数优化具有工程可行性,可减少开发的周期和成本.     

考虑温度影响的排气系统断裂原因仿真分析

针对某汽车排气系统在使用中发生断裂故障的现象,采用有限元方法,考虑实际工况中温度的影响,对排气系统进行热模态与热疲劳性能仿真分析。得出在高温载荷作用下,排气系统的模态频率有所下降,某阶模态频率下降至发动机激励频率附近。排气系统在高温使用工况下的疲劳寿命大幅下降,且疲劳寿命最小处与实际断裂位置相同。得出了高温环境对排气系统疲劳性能有重要影响,而结构中存在的共振现象进一步加剧了排气系统的疲劳失效,确定了排气系统断裂故障产生的主要原因。     

基于MSC Adams/Car的空气悬架及整车仿真

利用MSCAdams/Car软件建立载货汽车后空气悬架系统多体动力学模型,仿真计算了悬架垂直刚度特性,证明模型的正确性.建立Adams/Car的整车模型,进行稳态回转试验的仿真分析.将仿真结果与道路试验结果进行比较,验证虚拟样机模型的正确性.     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

基于多体动力学的整车燃油经济性仿真

利用多体系统动力学理论建立了汽车的整车动力学模型。该模型包括汽车车身、滑块和导向臂三个刚体。经过仿真验证,发现本文建立的多体模型是正确的,它能够反映出汽车在起步、加速、制动工况下车身姿态的动态变化。随后,基于已经建立的整车模型针对5种道路循环工况进行了整车燃油经济性仿真,分析了多体模型中悬架刚度、车身转动惯量、轴距、质心高度这四个参数对整车燃油经济性的影响规律。     

乘用车排气系统吊钩位置优化

使用模态分析和平均驱动自由度位移法,对某乘用车排气系统吊钩位置进行分析评估,提出优化方案,采用排气系统频响分析验证优化效果。优化后各吊钩振动位移和加速度明显降低,验证该排气系统吊钩位置优化方案的合理性和可行性。     

建筑管道抗震支吊架力学性能有限元分析

针对建筑管道抗震支吊架理论研究落后于工程应用实践的现状,以某抗震支吊架为研究对象,采用有限元法分析抗震支吊架的力学性能。对比数值计算结果与支吊架室内拉伸试验结果,验证有限元建模的可靠性。针对3种不同地震波,对支吊架结构的地震响应进行瞬态时程分析,并对连接螺栓的拉伸强度进行校核,探讨水平加速度方向、斜撑厚度和安装角度变化对支吊架结构抗震性能的影响。结果表明：在3种地震波作用下,支吊架结构均满足强度要求,且连接螺栓也未发生破坏;当水平加速度侧向输入时,支吊架结构的受力响应最大;随着斜撑厚度的增加和安装角度的减小,支吊架结构的抗震性能增强。     

不同载荷工况下机床主轴预紧力选取的数值分析方法

为研究预紧力对机床主轴的影响,提出在不同载荷工况下机床主轴预紧力选取的数值分析方法.计算得到预紧力与轴承刚度的关系,在轴系结构有限元模型中设置不同预紧力下的轴承刚度值,通过静力学分析求解轴系变形和刚度;计算得到预紧力与轴承发热量的关系,在轴系热分析有限元模型中设置轴承热源,通过传热分析求解主轴温升.计算结果表明,该方法...     

混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估动力学理论

基于斜拉桥的受力特点和形状特征,提出了用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度评估的多梁离散弹簧动力学模型.首先,在课题组相关成果的基础之上,介绍了采用传递矩阵法对不同体系斜拉桥的处理方式.然后,通过使用连续性条件和边界条件,建立了混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估的基本理论.最后,以赤石大桥为例,建立了相应的有限元模型,并将本文方法算出的频率与有限元和实测得到的频率进行对比,表明本文方法的正确性,可用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度的评估.     

某磁浮飞轮转子系统有限元分析

为更好地分析计算磁浮飞轮转子系统的动力学特性,对其进行有限元仿真.基于已有的磁浮轴承控制律,根据相关参数计算出转子系统平衡位置处的线性化位移刚度,建立弹性支撑的磁浮飞轮转子有限元模型,用ANSYS对转子进行模态分析,研究支撑刚度和离心应力对转子系统模态和频率的影响.结果可为磁浮飞轮的信号测试和模态控制提供参考.     

卫星结构板优化设计

利用MSC Patran对某板式卫星结构进行有限元建模,采用MSC Nastran对卫星进行模态分析,获取整星结构的模态参数,并与试验结果进行比对,验证有限元模型的正确性和准确度。在满足结构强度和刚度的约束条件下,对安装有效载荷单机的关键底板进行刚度和强度优化设计。优化前后结构的有限元仿真分析表明：优化设计可有效抑制载荷单机处的振动位移响应。     

桥式直接耦合柔性机构的优化设计方法

研究设计了用于压电尺蠖驱动器中间驱动机构的桥式直接耦合柔性机构,建立了该柔性机构的简化模 型．利用卡氏定理推导了刚度方程,将柔性机构简化为单自由度弹簧质点系统,得到固有频率．通过实验测试了该 柔性机构的刚度和固有频率,并分别与有限元法和解析法的结果进行对比分析．结果表明：刚度和固有频率的解析 解误差分别为5.5%和14.1%,有限元解的误差分别为7.7%和10.1%,验证了解析解和有限元解的正确性．为了方便 初始设计阶段的参数优化设计,利用有限元方法研究了该柔性机构各几何参数对机构静动态特性的影响．给出了一 种简单有效的优化设计方法,通过改变该柔性机构的几何参数对其静动态特性进行优化．     

基于Marc的空气弹簧横向特性分析

为实现空气弹簧的横向特性和强度分析,基于有限元非线性接触技术,用Marc对空气弹簧的非线性横向刚度特性进行数值模拟,分析最大横向力作用下空气弹簧各部分的应力分布,横向刚度计算结果与试验结果基本一致,表明空气弹簧的建模与仿真方法的合理性,为空气弹簧优化设计和特性分析提供参考.     

用于10-6N~10-5N微力测量的柔性铰链机构设计

在基于静电场原理的微纳力值测量系统中,力值的传递与转化机构起着至关重要的作用。选择平行四边形柔性铰链机构作为其弹性元件,以实现10-6N量级的力值测量。分析了柔性铰链的数学模型,研究了其静态与动态刚度;根据系统要求确定了柔性铰链的目标刚度,并采用有限元方法对其进行优化设计和模态分析;分析了加工精度对铰链刚度的影响。将该铰链用于微力测量系统中,通过实验给出了刚度测试结果和力值测量结果,实验表明,该平行四边形柔性铰链满足微力测量系统对10-6N量级的力值测量要求。     

Design of flexure hinge mechanism for 10-6 N~10-5 N micro force measurement北大核心CSCD

In a micro-nano force measurement system based on the principle of static electric field, the mechanism used for force transmission and transformation plays a vital role. The parallelogram flexible hinge mechanism is used as elastic element, in order to realize the measurement of force on the scale of 10-6 N. The mathematical model of the flexible hinge is analyzed to study the static and dynamic stiffness. The theory stiffness is determined according to the system requirement. The finite element method is used for the optimization design and modal analysis. The influence to the hinge stiffness of the machining accuracy is analyzed. The stiffness test and force value measurement results are given by experiments. Results show that the parallelogram flexible hinge can be used in the force measurement system on the scale of 10-6 N. ©, 2014, The Editorial Office of Chinese Journal of Sensors and Actuators. All right reserved.