混杂复合材料蜂窝夹层结构冲击特性研究

采用试验与有限元分析相结合的方法研究了复合材料蜂窝夹层结构的抗冲击性能.基于Vumat子程序建立其三维渐进失效准则,通过试验来验证仿真模型的准确性.利用精确仿真模型来进一步对不同参数下蜂窝夹层结构的抗冲击特性进行研究.结果 表明:冲击能低于一定值时,冲击峰值力随冲击能的增加而增加,当冲击能超过该值时,冲击峰值力将会稳定不变;冲头直径越小,冲击峰值力越小,蜂窝夹层结构吸收能越大;蒙皮厚度的增加可使蜂窝夹层结构抗冲击性能增强,但蒙皮厚度对吸能特性影响较小.     

油气状态对车辆油气悬挂特性影响建模分析

油气悬挂内部的油液和气体并非绝对的理想状态,而是随着压力变化发生溶解或析出,对悬挂输出特性影响较大。基于此,提出真实气体状态方程,建立考虑气体溶解与析出特性的油气悬挂分析模型。运用Simulink仿真分析模型和油气悬挂性能分析试验台,选取冲击载荷、周期激励及正弦小振幅扫频激励等工况,分析油气悬挂的簧上质量位移和压力响应特性。结果表明:冲击载荷作用1.5 s左右达到平衡状态,试验和仿真平衡位置误差小于3%;周期性激励作用下,运动位移和气体压力的仿真结果与试验测试数据一致,位移最大误差范围在1 mm内,气体压力响应误差范围在0.06 MPa内。扫频激励作用下,系统性能满足要求,试验结果和仿真分析变化趋势基本一致。考虑气体溶解与析出特性的数学模型对油气悬挂设计具有一定的指导意义。     

LED粘片机运动摆臂的优化设计与分析

LED粘片机在正常工作时,摆臂往往存在运动不平稳、振幅较大及趋稳时间较长等问题,影响粘片效率与精度。通过分析摆臂的整个运动过程,提出新的设计方法。首先,利用5次多项式运动曲线来替代梯形运动曲线,保证摆臂运动过程的平滑性;其次,结合静力学分析、模态分析及瞬态动力学分析,对摆臂进行外形优化设计;然后,为减少摆臂转动惯量对运动的影响,对摆臂进行拓扑优化,得到摆臂的优化模型;最后,通过瞬态动力学分析验证,证实了此方法的可行性。     

弯道模式下FSAE赛车后轮随动转向特性研究

通过理论分析建立后轮瞬态随动转向系统数学模型,分析得出摆臂旋转角度及摆臂与车身连接衬套刚度是影响随动转向的主要因素;为验证理论模型的正确性,用ADAMS软件建立包含后轮随动转向特性的FSAE整车模型,后轮随动悬架模型设计为扭力梁悬架,衬套刚度通过动静刚度试验机获取,柔性扭转梁通过ABAQUS输出模态中性文件获取;反向车轮激振仿真表明:左右车轮中心可以获取随动转向位移,与理论数模模型对比,误差仅为1.7%;整车弯道仿真表明:车辆入弯时为过渡转向,出弯时为不足转向,整车兼顾平顺与操稳性;扭力梁安装位置C值变动时,随着C值的增加,不足转向特性趋势减小,整车稳定性便能变差;衬套安装角度θ增加时不足转向特性趋势减小,整车稳定性能提升。     

一种新型组合蜂窝的抗冲击性能研究

蜂窝结构的力学或物理性能是决定其能否推广应用的关键。针对提出的一种新型组合蜂窝结构,围绕该蜂窝结构的抗冲击性能展开研究,构建了新型组合蜂窝的冲击模型,通过数值仿真,实现了新型组合蜂窝的中高速冲击过程,并与正六边形、正方形、三角形、Kagome蜂窝结构的中高速冲击仿真结果进行了类比,分析和比较了新型组合蜂窝受冲击时的能量吸收特性。研究结果表明,新型组合蜂窝在受到冲击时整体刚性较好,具有较强能量吸收能力,是进行轻量化设计的理想结构。     

全液压动臂塔机变幅机构机液一体化仿真研究

针对全液压动臂塔机变幅机构工作时,惯性载荷大,导致系统的机械振动和油路压力冲击问题。以国产某型全液压动臂塔机为研究对象,依据变幅机构的作业工况,采用AMESim软件对变幅机构进行机液一体化仿真建模,通过与理论计算对比,验证仿真模型的正确性。在此基础上,分析带载变幅启动时机液耦合对系统振动和压力冲击的影响。仿真结果表明:调整液压驱动回路中平衡阀和溢流阀参数,可使变幅启动时,动臂最大振幅减小40.1%;压力冲击峰值下降17.4%。     

Nomex蜂窝复合材料冲击损伤及剩余剪切强度试验

Nomex蜂窝复合材料在航空航天中的应用越来越广泛,但其对低速冲击损坏较为敏感,针对Nomex蜂窝复合材料冲击损伤问题,研究了蜂窝材料在冲击作用下的损伤行为,并进行了剩余剪切强度试验,观察试验件应变值变化,得出试验结构件破坏载荷和最大破坏应变,并与未进行冲击试验的试验件进行对比。结果表明:冲击损伤后,破坏载荷的保持率为69.0%左右,破坏最大应变的保持率为78.8%,即冲击损伤使蜂窝复合材料的力学性能恶化,且影响较大。     

基于MATLAB/Simulink的冲击振动压实机参数仿真

结合冲击振动压实机的振动模型和状态空间模块的应用,利用MATLAB/Simulink软件仿真,分析最大振幅时激振器的频率和冲击块冲击地面的频率。     

基于EMD的冲击信号提取方法及其在设备故障诊断中的应用

提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的冲击信号提取方法,利用该方法首先将含有周期性冲击的信号进行EMD分解,在分解后的高频段IMF中,存在着类似冲击响应信号的成分,这些成分是由原始信号中的周期性冲击引起的,通过包络解调方法,可以得到冲击响应信号出现的频率,该频率对应原信号中冲击信号出现的频率.由于碰摩故障发生时,往往伴随着周期性冲击信号的产生,故该方法可以应用于旋转设备碰摩故障诊断中.仿真信号和试验数据的分析结果表明,这种方法正确有效,可以应用于工程实际.     

基于MCKD与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承早期故障冲击特征微弱,背景噪声干扰严重,冲击特征难以提取,本文提出了一种基于最大相关峭度解卷积(Maximum correlation kurtosis deconvolution,简称MCKD)与1.5维Teager能量谱相结合的滚动轴承故障诊断方法。由于轴承出现故障时其信号表现为周期性冲击,根据这一特性,本文首先利用MCKD的提取淹没在噪声信号中的周期性冲击特征成分,对原始信号进行降噪;然后再利用1.5维Teager能量谱得出信号的故障特征信息,并将该方法与谱峭度方法进行对比,通过仿真信号与实测信号验证了该方法的有效性和可行性。     

舰船电器设备中簧片式触点开关的冲击破坏潜能分析

对处于闭合状态的簧片式触点开关进行了接触模态分析,确定固有频率和振型;保证最大加速度响应、伪速度响应、最大位移响应中两者不变,设计不同正负双波时域冲击载荷,对簧片式触点开关进行有限元冲击模拟。动、静触头之间的接触力以及簧片根部应力在自由振动时呈现出周期性,接近一阶固有频率;最大加速度响应只影响触头间的接触压力,对于簧片的根部应力不能产生影响;伪速度响应只影响簧片根部的应力,而不能影响触头间的接触压力;最大位移响应的改变不能影响簧片的抗冲击性能。     

行星轮双排均布齿轮传动系统啮合冲击特性分析

建立行星轮双排均布齿轮传动系统,针对其啮合冲击特性,借助动力学仿真软件ADAMS,综合考虑输入速度以及工作载荷对行星轮双排均布齿轮传动系统啮合冲击特性方面的影响。研究结果表明:随着输入速度和工作载荷的增加,行星轮双排均布齿轮传动系统最大冲击力也随之增加;在相同输入速度和工作载荷的前提下,行星轮双排均布齿轮传动系统最大冲击力较单排行星齿轮传动系统有所减小。     

动车组铝蜂窝间壁落球冲击研究

在动车组车内结构铝蜂窝间壁的落球冲击仿真分析中,因其材料为复合材料,不能直接给出具体的几何特性和材料特性,为了更有效的对其进行落球仿真分析,通常将铝蜂窝板进行等效处理。本文通过对铝蜂窝间壁样块进行了落球冲击试验,采用等效板理论对铝蜂窝间壁样块进行了落球冲击仿真分析,并将试验数据与仿真结果进行了对比,为车内复合结构的研究提供了可靠的依据。     

对置式液压自由活塞发动机电磁阀动态响应的影响因素分析

根据对置式液压自由活塞发动机的需求,开发了大流量快速响应电磁阀,并对其动态响应影响因素进行了研究和分析。利用Ansoft Maxwell建立了电磁阀的三维有限元仿真模型,搭建了电磁阀响应速度实验测量装置,通过仿真数据与实验数据的对比得出开启时间最大偏差为0.38 ms,关闭时间最大偏差为0.67 ms,验证了该模型的准确性。仿真结果表明:隔磁垫、铁磁材料、弹簧预紧力是低压电磁阀动态响应的主要影响因素,自由升程对开启响应影响较大,而与关闭响应无关联,运动件质量的影响最小。     

复合材料蜂窝夹层板低速冲击损伤模拟及实验研究

复合材料蜂窝夹层板因其良好的力学特性及质量轻等优点在工程中得到了广泛应用,但其抗冲击能力较差。本文研究了复合材料蜂窝夹层板受低速冲击后的变形和损伤情况,采用光滑粒子动力学结合有限元数值模拟方法分析了复合材料蜂窝夹层板受不同能量冲击后的响应,并通过试验和模拟计算结果对比分析,给出了不同冲击能量下复合材料蜂窝夹层板的位移和损伤。研究结果表明:给出的复合材料蜂窝夹层板冲击数值模型能够合理的模拟低速冲击行为,能为工程中复合材料蜂窝夹层板结构受冲击损伤的测定提供参考依据。     

外载作用下悬跨管道纵向振动响应研究

管道是油气资源运输的载体,其性能对作业安全影响巨大。在合理假设的基础上,通过建立悬跨管道的振动力学模型,建立并求解其运动微分方程,得到悬跨管道的纵向振动响应。管道在受冲击载荷作用时由于阻尼的存在其纵向振动响应幅值随时间逐渐减小;管道受一般外载作用下的响应可通过将外载视为作用时间段内冲击载荷的积分来处理;管道受简谐力作用时其振动幅度与阻尼比和频率比相关,当外激频率接近固有频率时振幅放大系数最大,当外激频率大于固有频率时,频率比越大管道的振幅放大系数越小。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的动态优化设计

将大型汽轮发电机定子端部绕组及支承简化为连续锥壳——板组合结构。在ANSYS平台上设计了几何建模和模态分析的参数化程序,建立了定端结构的参数化动态仿真模型,以支承板的数量及位置、锥壳的半锥角为设计变量,进行了定端结构动特性的灵敏度分析和动态优化设计。通过大量计算分析得出了最佳结构型式为支承板均布且数量为17、锥壳的半锥角为24.6°。这种定端结构型式具有良好的动态特性,且安装制造方便,为300 MW和600 MW大型汽轮发电机定子端部绕组的固定提供了重要的设计手段和依据。     

低频振动钻削CFRP/钛合金叠层材料试验研究

在叠层材料一体化制孔过程中,CFRP制孔质量极易受到钛合金切屑排出的影响,出现入口撕裂、孔径超差等加工缺陷。为了提高叠层材料的制孔质量,本文分析了振动钻削的运动学特征,确定了理论最小断屑振幅,通过低频振动钻削和传统钻削叠层材料的对比试验重点探讨了不同振幅参数对切削力、切削温度以及制孔质量的影响。结果表明:随着振幅增大,钻削平均轴向力小幅下降,最大轴向力呈现上升趋势;当振幅大于最小断屑振幅时,低频振动钻削在实现有效断屑排屑的同时能够显著降低切削温度,提高孔壁质量和孔径精度;CFRP入口撕裂受振幅的影响最为明显,加工振幅过大会导致入口撕裂的扩大;当振幅为30μm时,入口撕裂区域最小,孔壁粗糙度达到R_a2.16μm,叠层材料总体制孔质量最好,切削温度同时降低了20.8%。     

旋磁激励式预弯梁压电俘能器建模仿真与试验

针对现有旋转式压电俘能器存在的问题以及旋转机械监测系统的自供电需求,提出一种旋磁激励式预弯梁压电俘能器。建立了俘能器动态响应模型,通过数值仿真和试验方法获得了转速、磁铁数量比、压缩比及负载电阻对其输出性能的影响规律。结果表明,磁铁数量比对激振力作用形式、最佳转速、谐振峰数及输出电压(振幅放大比)均有影响;激振力形式随磁铁数量比增大由脉冲激励逐渐变为正偏置的三角波激励;随着磁铁数量比的增加,谐振峰数量及最佳转速减小,存在最佳磁铁数量比使得输出电压(振幅放大比)最大;压电振子预弯装配后俘能器可实现等应变发电,适当增大压电振子的压缩比可降低俘能器轴向刚度提高俘能器在低转速域内的输出能力,最佳转速随压缩比的增加而减小,且相邻谐振峰的间距随着压缩比的增加而减小。压缩比为0.17时的最大输出电压是压缩比为0.02时的1.5倍;当磁铁数量比为0.26,压缩比为0.08,转速为448r/min时输出功率可达1.55mW。     

微小卫星帆板展开火工冲击减振结构研究

以某卫星太阳帆板展开时卫星本体所受的冲击为研究对象,设计了一种蜂窝夹层板式冲击减振装置。从减振设计的角度出发,对冲击响应动力学模型、冲击减振设计要点进行了详细的说明。通过引入弹簧单元等对蜂窝夹层板及附属结构进行改进,并对该系统法向进行冲击特性试验研究,分析了该冲击减振装置应用于卫星后的动力学响应。结果表明,蜂窝夹层板减振装置具有良好抗冲击性能,应用于卫星单机安装板,能够有效减少冲击响应,同时满足发射条件,该设计合理。