数控机床床身结构动力学优化与谐振响应分析

运用APDL建立数控机床床身的参数化有限元模型,在ANSYS软件平台上对其进行模态分析。以建模参数为设计变量,采用随机搜索法对床身结构进行动态优化设计,优化结果使床身基频提高了7.11Hz,有效地增强了床身的抗振性,同时使其体积减小了约5.12%,减轻了床身自重。在动力学优化基础上对床身结构进行谐振响应分析,获得了激振区域的幅频响应曲线与应力频率响应曲线,确定了有较大危害的共振频率区域,为数控机床的高速化设计和减振降噪提供了重要依据。     

基于刚柔混合模型泵车臂架谐响应振动的研究

主要研究了混凝土泵车输送管在周期性载荷作用下造成泵车臂架系统的谐响应振动问题.采用刚-柔耦合模型理论对某型号的泵车臂架系统创建虚拟样机模型,首先在Ansys中生成模态中性文件,然后将该文件导入ADAMS软件生成刚-柔耦合虚拟模型并进行谐响应动力学仿真分析.仿真分析结果表明臂架系统的1阶模态振动频率为0.71Hz,在X和Y方向上,1阶模态的位移频率响应幅值最大;臂架系统的2阶模态振动频率为0.89 Hz.臂架系统的2阶模态Z方向的振动位移和加速度同时达到最大.     

数控转塔冲床床身振动分析

为了研究数控转塔冲床床身的振动情况,对床身进行了有限元模态分析、瞬态动力学分析,对加速度时间历程曲线进行快速傅里叶变换,得到床身振动的幅频曲线,从而了解床身的振动特性,并在此基础上提出了控制振动的措施。     

基于ANSYS的管子车床主轴动力学分析

借助有限元分析软件ANSYS,对一种具有径向进给功能的管子车床主轴系统进行三维建模,然后选择六面体单元Solid95进行网格划分和模态求解,计算出主轴系统的前五阶固有频率及其振型,验证了主轴系统的固有频率远高于发生共振的临界频率。通过加减谐载荷,在模态分析的基础上进行谐响应分析,计算出主轴系统在激振力作用下的响应位移与响应应力,得到系统的动力响应与系统振动频率的曲线,即幅频曲线,验证了该主轴结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。经过以上动态特性的研究,获得了机床主轴组件的动态参数,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据。     

转子的瞬态响应特性研究

采用有限元法,研究了转子瞬态动力学特性。分析了转子在惯性载荷下对应的刚度矩阵设置问题,推导了转子工作状态下的振动方程。计算了在加速过程中转子裂纹处的最大应力,得到裂纹转子受加速冲击载荷作用时的变形曲线,并得到在给定转速下位移对频率的响应曲线。     

电压跌落对风力机塔架振动影响分析

为分析电网电压跌落对风力机塔架振动的影响,利用二节点梁对风力机塔架进行离散化建模,分析了塔架振动的模态。建立了塔架动力学运动方程,考虑风切变,分析了塔架所受的载荷。基于某风场某型1.5MW风机低电压穿越测试的数据,计算了塔架所受的载荷,并利用模态综合法求解塔架动力学方程,得到对称与不对称电压跌落风力机塔架的瞬态响应。结果表明,电压跌落会对塔架产生冲击效应,冲击的大小与机组工况,电压跌落形式,跌落幅值以及跌落时间相关。     

风轮固有振动频率随工况变化的响应特性

为了获得风轮1,2阶振动频率随工况变化的敏感性,寻找风力机避振设计的主要途径及准确判别风力机发生疲劳损伤或断裂事故的主要诱因,利用流固耦合分析方法,针对某小型水平轴风力机风轮进行数值模态分析,分别获得了风轮1,2阶振动频率随来流风速和离心力变化的响应曲线,并用试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明:离心力对风轮动态振动频率的影响较气动载荷显著;风轮1阶对称振动频率随工况变化最为敏感,其触发的振动应力大于风轮其他1,2阶振动应力,是风轮结构动力学特性设计中最值得关注的参数;风轮1阶动频随气动载荷变化的生长规律呈二次方曲线形式,2阶动频随气动载荷变化的生长规律呈线性。     

计量型扫描电子显微镜成像的微纳米级振动

为提高计量型扫描电镜位移系统的稳定性及测量精度,对位移系统中的机械位移台进行仿真分析,获取相关振动参数。依据机械位移台工况建立模型,运用有限元方法对它进行静力及模态分析,获取机械位移台系统结构的振动参数;在模态分析的基础上对机械位移台进行谐响应分析,获取外界载荷频率与位移台上平面应力、应变、变形以及加速度之间的关系。机械位移台的静刚度为6.634×10~5 N/mm;水平X,Z两运动方向的耦合比分别为15.22%和17.63%;通过上层平面振动参数关于频率的响应曲线,得出危险频率为7 750Hz左右,即第8阶固有模态下的频率。X,Z两运动方向耦合较为明显,在对机械位移台进一步改进中,避开危险频率的同时,需对其进行位移补偿。     

变速工况下汽车变速器壳体的动态响应分析

为准确得到汽车变速器壳体的振动响应,提出一种在变速工况下获取变速器壳体动态响应的方法。以某前横置变速器为研究对象,建立变速器齿轮传动系统动力学模型,通过多体动力学仿真分析,得到变速工况下壳体各轴承孔处的动载荷;在此基础上,利用模态叠加法对变速器壳体结构进行动态响应求解,得到变速器壳体的振动位移、速度和加速度响应。试验结果表明,仿真值与试验值十分接近,最大误差在10%以内。     

压水堆燃料棒湍流激励流致振动响应计算方法研究

当湍流流过燃料棒表面时,湍流速度分量产生表面随机压力脉动。采用随机振动响应的模态分析技术,得出圆柱体横向振动位移的均方值一般表达形式。根据压水堆燃料棒的结构和流场分布特征,将作用在燃料棒上的流体力等效为脉动随机载荷,引入湍流功率谱密度函数,结合相关功率谱密度试验参数,推导每阶模态的振动位移均方值。分别讨论轴向和横向流引起的各阶模态的振动幅值,并给出各阶模态的对数衰减阻尼,轴向和横向流引起的振动幅值采用线性组合方法,对各阶模态的采用10%的模态组合方法得到所有模态的燃料棒振动幅值,给出了完整的燃料棒轴向和横向湍流激励振动总幅值的通用计算方法和分析流程。     

有限元法在空调器结构动力分析中的应用

应用有限元法对空调器整机及其钣金件、管道系统进行了模态分析,并与试验结果进行对比,吻合情况较好,可以满足工程需要。通过研究解决了空调器整机及其部件分析所需的约束条件。此项研究为今后在产品设计中应用有限元技术奠定了基础。     

单盘转子的瞬态不平衡动力相应分析

建立了Jeffcot转子的瞬态运动方程,采用S imu link程序进行数值仿真,得到转子系统在不同加速度下的瞬态动力响应。就不同加速度下转子系统振动的振幅、相位、进动角速度随时间和转速的变化规律分别作了较详细的讨论,得出了相应的结论。发现转子变速越过临界转速时,振幅、相位和进动角速度均与转子偏心相对于转子挠曲面的位置有关。进动角速度波动的极小值和极大值都对应着响应曲线过临界后波动的极小值。振幅、相位、进动角速度在过临界后的波动频率随转速增加而增加。该仿真结果与试验结论相吻合[4]。     

结构动态设计

简要地介绍了作者在结构动态设计方面的的研究工作及其工程应用,其内容涉及,有多阶固有频率、多阶固有频率与节线位置、多阶固有频率与不同完全振型等要求的结构动态设计;边界条件,组合结构、动态设计、结构动态模糊优化设计,特征向量、振动响应灵敏度分析。     

油膜压力测量传感器动力学特性研究

用有限元分析软件ANSYS对一种改进的测量油膜压力的传感器进行了动力学分析,包括固有振动特性分析、谐响应特性分析和瞬态响应特性分析。通过固有振动特性分析,得到振动系统的前4阶固有频率;通过谐响应分析,得到传感器在承受随时间按正弦规律变化的载荷时的稳态响应;通过瞬态响应特性分析,得到传感器在承受实际的油膜载荷作用下的响应特性。分析表明,传感器具有较高的一阶固有频率和良好的动态响应特性。     

结构动力响应可靠性优化设计中的灵敏度分析

利用“拟载荷“方法求解出了结构动力响应的灵敏度公式 ,进而又推导出了可靠性指标的灵敏度公式 ,从而得出了动应力可靠性约束和动位移可靠性约束的灵敏度公式。最后的数值算例表明文中导出的动力响应可靠度灵敏度公式是正确可行的     

飞行器机动飞行时等速发动机转子的动力学特性研究

建立了飞行器内单盘Jeffcott转子系统的动力学模型，研究了飞行器的飞行速度和加速度变化对飞行器内等速运行转子振幅响应曲线的影响，模拟了飞行器在垂直平面作正弦曲线飞行动作时转子的振幅响应。研究结果表明，大多数飞行动作包括速度改变、加速度改变等都会使飞行器中等速运行转子的振幅响应曲线出现明显的变化，当飞行器在垂直平面作正弦曲线飞行动作时转子系统的响应明显受到飞行规律的影响。飞行器的动作幅度和动作周期不同，飞行器内等速运转转子的振幅瞬态响应完全不同。     

用 ANSYS 对复杂结构进行动态响应计算

在对ＡＮＳＹＳ计算操作过程进行简要介绍的基础上,用ＡＮＳＹＳ对受高频周期脉冲激励锯片的动态响应进行了计算,方便地得到了用解析法不易求出的结果,为降低锯机的噪声、研究锯片的破坏机理和设计更新更好的锯机提供了依据,并以此为例,详细说明了ＡＮＳＹＳ用于复杂结构响应研究的全过程及优越性,指出了使用过程中应注意的几个问题。     

基于动态响应的高速压力机综合平衡优化

针对曲柄式高速压力机动平衡中存在的机身激振力与激振力矩平衡相互制约的问题,提出了一种基于动态响应的综合优化模型。通过有限元模拟获得机身在单位简谐载荷作用下的动态响应向量,通过傅里叶级数分解得到实际激振载荷的振幅向量,以此构造了一个直接以机身振动响应为对象的综合平衡优化模型,该模型能够适用于一般机械系统。     

含间隙平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧接触力和非线性阻尼描述了含间隙运动副副元素的碰撞接触过程,以此为基础建立了含间隙平面连杆机的动力学模型,通过大量的数值仿真,研究了运动副间隙对机构动态特性的影响及副元素的相对运动过程。首次指出了高速运转条件下,运动副副元素由于弹性变形而出现的连续变形接触现象。     

影响液压压下系统动态性能的因素研究

本文论述了伺服阀、压下油缸对液压压下伺服系统性能的影响,提出了压力变化率方程的意义和作用,并对其作了分析与研究。