新型旋转式压电惯性电机振子的冲击振动分析

新型旋转式压电惯性电机,是一种利用压电双晶片振子作为驱动元件,利用锯齿波作为激励电信号产生惯性冲击力的旋转电机。本文研究压电惯性电机振子在pzt元件激励下的冲击受迫响应。推导出了压电陶瓷片两端电压响应方程,以及压电振子梁的冲击受迫响应方程。分析了激励信号频率对振子梁端部响应的影响规律。同时,分析了不同激励信号占空比情况下振子梁端部响应变化规律,以及结构参数对电机驱动力矩的影响规律。分析了提高电机驱动力矩的有效途径。     

超声电机振子振型激励技术研究进展

超声电机是靠压电陶瓷的逆压电效应激发振子的共振,利用振子、动子之间的摩擦耦合来推动动子运动的。根据合成振子和动子接触面质点的周期运动所需的模态数目, 超声电机振型激励技术可以分为单一振动模态类、两同频振动模态叠加类和多个振动模态叠加类,文中介绍了各类中具有代表性的超声电机的振型激励原理和特点,最后对超声电机振子振型激励技术的发展方向进行了展望。     

双十字压电振子同型弯振模态驱动的平面超声电机

为了丰富平面超声电机的型式,提出一种双十字压电振子同型弯振模态驱动的平面超声电机。利用双十字压电振子的纵杆面内、面外弯振耦合以及横杆面内、面外弯振耦合,分别在两杆的驱动足上合成沿xoz、yoz面行进的两相椭圆轨迹,以交替地推动动子沿x、y向移动。分析了该平面超声电机的驱动机理,并推导出两相椭圆轨迹方程。建立了双十字压电振子机电耦合模型,对其三相工作模态的振型进行仿真分析,并在结构优化的基础上实现了三相工作模态频率一致,使它们分别为43 468,43 552和43 569 Hz。仿真了双十字压电振子的频响特性并实现了干扰模态分离,当驱动电压为250 V时,驱动足x、y、z向振幅分别为1.3,0.8和0.9 μm,满足电机驱动要求。模拟得到定频激励下双十字压电振子驱动足的两相椭圆运动轨迹,验证了所设计平面超声电机驱动机理的有效性。该平面超声电机可输出较大速度与动力,具有广阔的应用前景。     

基于离散点涡的双自由度涡激振动尾流振子模型研究

建立了一种新的预报双自由度圆柱涡激振动响应的尾流振子模型,提出了以近壁点涡强度为变量描述尾流振子方程.通过势流理论推导出了结构所受流体流向和横向水动力与点涡强度的量化关系,从而得到了结构振子和流体振子的耦合方程组.使用该模型对圆柱的双自由度涡激振动问题进行了数值计算,得到了结构流向和横向的响应振幅及频率的变化规律.通过与实验结果进行对比,表明模型预测的涡激共振区、锁定频率和“8”字形运动轨迹等结果与实验观测结果基本一致.     

三分之一固有频率谐激励下干摩擦振子的双Stop粘滑运动

简单的摩擦振子蕴藏着复杂的粘滑运动.由于摩擦的非线性非光滑特征,使得摩擦振子的理论分析相当困难,粘滑运动的数值仿真耗费大量时间.首先分析了干摩擦振子的双stop粘滑运动.进而给出了激励频率为固有频率三分之一时,干摩擦振子的双stop粘滑运动的精确解.并给出了此粘滑运动的存在的范围.最后用数值仿真验证了理论解.     

H-结构薄板纵弯复合模态驱动的压电直线电机

为高性能压电直线电机设计奠定基础,推出基于H型振子的直线电机并利用该振子两纵向杆面内一阶纵振与二阶弯振驱动电机。研究电机的驱动机理并从理论上阐释振子纵杆驱动端质点的椭圆运动形成过程;建立振子有限元模型并对其工作模态、灵敏度、谐响应进行分析;优化振子结构尺寸,完成电机装配结构设计并制作出振子、电机实物;对振子进行模态试验,结果显示该振子不仅具有预设的工作模态,且在正常激励条件下,驱动端纵、弯振幅值分别可达1.2 μm,1.4 μm。研究表明,该电机有望产生较大速度与动力。     

含双频时变滚动轴承刚度的转子-轴承系统响应特征研究

考虑有限数目滚动体和转子不平衡力引起的滚动轴承刚度的周期时变性,建立了含双频时变滚动轴承刚度的三自由度转子-轴承系统动力学模型。以单频参数激励系统响应的频率分布规律为参照,指出了含双频时变参数的动力学系统其响应的频率构成规律:双频参数激励系统自由响应中出现的频率是系统等效固有频率分别和参数频率的组合,以及等效固有频率同时和两个参数频率的组合;强迫响应中的频率除了包含自由响应中的频率成分之外,还包含外激励频率分别和两个参数频率的组合,以及其同时和两个参数频率的组合。在转子-滚动轴承系统响应中出现的倍频响应、参数频率及其倍频对应的频率成分,可以通过该分析给出合理的解释。该结论有助于更深入地理解多频参数激励系统响应的频域特征,为变参数旋转机械系统故障诊断中的频率成分识别提供了参考。     

间距比对双振子局域共振轴纵振带隙的影响

对双振子局域共振轴纵向振动的带隙行为进行了研究,采用传递矩阵法推导得到了双振子局域共振轴纵振能带结构关系的解析表达式,对双振子局域共振轴的带隙进行了计算。结果表明在振子总质量相同的情形下,双振子局域共振轴相比于单振子而言能够拓宽带隙宽度。此外,针对振子间距比对双振子局域共振带隙特性的影响进行了分析。研究发现:尽管原胞的晶格常数保持不变,然而振子间距比会对各带隙的宽度产生影响,带隙极大宽度发生条件为振子间距比θ=0.5或θ=1(θ=0)时;在一些情形下,适当的间距比可以使得局域共振带隙之间产生带隙融合现象,进而形成一个超宽带隙;对于双振子局域共振轴,布拉格带隙边界频率不完全取决于晶格常数,而且还同振子间距比相关。     

用于引信隔爆机构的双振子直线超声电机设计

目前,战争改变了以往的地毯式打击方式,实现了高效损伤与打击的精准快速。作为一种对目标进行直接打击的武器,导弹的损伤效能在一定程度上取决于引信隔爆机构。本文主要介绍用于引信隔爆机构的双振子直线超声电机,这一新型设计有机结合了隔爆机构和电机,在电机工作原理的基础上,对使用双振子直线超声电机的可行性进行分析。结果证明,新型的双振子直线超声电机符合引信隔爆机构的设计要求。     

应用统计能量法对系统瞬态响应的研究

用统计能量法研究了脉冲激励下两自由度系统的瞬态响应，得出了响应的峰值能量和上升时间的解析式，并对其进行了数值分析。研究表明：减小振子间的耦合刚度和增大振子的内损耗因子，能够有效减小响应的峰值能量；通过增大内损耗因子和耦合刚度，可以减小振子之间的能量交换。这些结论与传统方法给出的结果一致，而瞬态统计能量法比传统方法更为简洁。     

B5 —种具有多共振频率的功率超声换能器

Ｂ５—神具有多共振频率的功率超声换能器林书玉，张福成，郭孝武（陕西师范大学应用声学研究所西安·７１００６２）本文研究了一种具有多个共振频率的功率超声换能器。该换能器由一夹心式振子及一个弯曲振动薄圆盘组成，夹心式振子产生的纵向振动通过模式转换变成圆盘的...     

三分之一固有频率谐激励下干摩擦振子的三分之一亚谐双stop粘滑运动

简单的摩擦振子蕴藏着复杂的粘滑运动。由于摩擦的非线性非光滑特征,使得摩擦振子的理论分析相当困难,粘滑运动的数值仿真耗费大量时间。首先分析了干摩擦振子的亚谐双stop粘滑运动。进而给出了激励频率为固有频率三分之一时,干摩擦振子的双stop粘滑运动的精确解。并给出了此粘滑运动的存在的范围。最后用数值仿真验证了理论解。     

斜拉桥主梁纵向漂移对拉索非线性振动影响

为研究斜拉桥主梁纵向漂移对拉索非线性振动的影响,利用Galerkin方法得到了两端激励拉索的离散运动方程,再用Matlab和DSolver分别求解,两者结果完全吻合。绘制了激励-响应关系图,分别研究两种纵向漂移频率(主共振和亚谐波共振)时固结体系、小幅纵向漂移和大幅纵向漂移三种情况下斜拉索非线性振动。结果表明:合理的主梁纵向漂移可有效减小斜拉索振动;斜拉索本质上只存在参数激励和强迫振动两种激励模式,在亚谐波共振时这两种激励模式互不影响。不论斜拉索角度,端部激励大小及方向如何变化,只要各激励在斜拉索轴向分量之和(参数激励)及横向分量之和(强迫振动)不变,则斜拉索响应不变。     

非线性系统响应计算的一种数字模拟方法

目前,对单自由度非线性振子受随机激励的响应计算已经发展到了多种方法。本文从白噪音与泊松过程的联系出发,把系统受白噪音或调制白噪音激励的响应计算转换为对泊松随机脉冲激励的响应计算,从而发展了一种数字模拟方法。此法与其它模拟计算方法所得结果有良好的一致性,并具有较高的计算效率。     

四分之一波长聚能器设计——(一)圆锥型部分

超声加工的应用范围很广,而在超声波加工设备中,其关键部件就是超声换能器。这种超声换能器由两部分组成,一部分是声振动推动级,就是换能器振子部分,它可以是压电式的或磁致伸缩式的,目前使用最普遍的是压电振子。另一部分是声振动的放大级,就是超声聚能器部分。在聚能器的输出顶端可以获得比较高的振动能量,以满足各种加工需要。从结构上讲,各种各样的超声换能器可以归成以下三种类型;它们的工作频率大都在几十千赫范围,一般为二十千赫左右。 第一种最常见的换能器是由半波振子和半波聚能器组成,而且半波振子部分多数采用压电纵向复合式振…     

高阶纵向超声导波在钢绞线缺陷检测中的应用研究

为了实现对钢绞线的主动健康监测,采用安装在结构外表面上的磁致伸缩传感器激励和接收高阶纵向超声导波,优化各种参数以用于缺陷的识别和评估.实验选取经Hanning窗调制的正弦脉冲信号在7芯钢绞线中激励中心频率0.86MHz的高阶纵向超声导波L(0,2)模态,用于在两根钢绞线外围钢丝和中心钢丝中人工缺陷的检测.实验分析了L(...     

多源激励作用下结构振动响应的试验研究

多个振动源激励是船舶等复杂结构振动响应的显著特点,相应的规律研究具有重要意义。发展了多源激励条件下结构振动响应的试验测量方法,并应用于不同圆柱壳体结构振动特性测量试验。测量结果表明：相位对结构的振动响应和激励源间的耦合关系影响较大,局部频率下结构的振动响应存在较大的非线性。激励源不相关时,振动响应测量结果与有限元预测结果吻合较好,初步验证了测量方法的正确性。     

杜芬型滑移系统振动非线性评估

以叠加原理为判别准则,通过计算杜芬型滑移系统对双频简谐激励作用的动力响应,分析系统的振动非线性及其影响因素。结果表明,恢复力非线性与阻尼非线性存在相互作用机制,一定条件下摩擦阻尼的增加可以抑制恢复力非线性的发挥,系统整体振动的非线性并非两者效应的简单累加。外部激励的影响体现在其幅值和频率两个方面,双频激励强度均较大时会激发系统的振动非线性。     

大振幅超声换能器设计

本文主要介绍超声振子和聚能器两个组成部分的设计，详细分析了纵向复合式振子的各设计参数的作用，并讨论了振子节面位置的不同设置对它的前后振速之比和机电耦合系数两参数的影响。重点介绍阶梯形聚能器的设计，特别计算了在截面突变位置以不同线型曲线平滑以后的振速和应力分布。本文不但给出了各参数的解析表达式，还给出了计算曲线。     

钢管混凝土单圆管拱结构振动台阵试验研究

为了研究钢管混凝土拱桥地震响应特性,以某钢管混凝土拱桥为原型,通过采用人工质量一致相似律设计制作1∶10缩尺比例的钢管混凝土拱结构模型,利用福州大学地震模拟振动台台阵系统,采用正弦波激励、Taft波以及当地场址生成的人工波等,进行了纵向、横向、横向+纵向地震动试验。试验结果表明,不同的地震波激励使结构产生不同的地震响应。Taft波横向激励产生的响应小于纵向激励的,人工波正好相反。拱顶的加速度相对于拱脚的有放大作用,放大倍数与输入波形的卓越周期相关;多维激励和行波激励使结构的加速度、位移和应变响应显著增大,其对结构的影响比一致激励时更为不利。不过,试验过程中模型均未出现开裂和破坏现象,表明钢管混凝土拱结构具有良好的抗震性能。