锁定状态下一维可展桁架球铰连接刚度识别

针对某一维可展桁架的球形铰链连接,利用动力学模型修正方法识别了其连接刚度特性。将可展结构进行简化处理,使其处于展开锁定状态,单独考虑铰链刚度。对锁定后的展开单元进行精细化有限元建模,利用接触分析方法,得到球铰连接等效线性刚度初值。建立展开单元的参数化模型,并采用六向刚度弹簧单元对球铰连接进行等效线性处理。对锁定状态下的可展开结构单元进行模态测试,利用试验模态参数识别球铰的连接刚度。将识别的连接刚度值带入由三个展开单元组成的一维可展桁架,通过与试验模态数据对比验证了识别结果的准确性。研究结果表明,利用该基于动力学模型修正的空间可展开结构球铰连接刚度识别方法,能够准确识别球铰连接刚度,建立准确的动力学分析模型。     

节流孔式空气阻尼系统建模及参数影响分析

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用分数导数Kelvin-Voigt模型和摩擦模型对空气弹簧橡胶气囊进行建模;并基于牛顿力学、热力学、流体力学和黏弹性力学,建立了节流孔式空气阻尼系统非线性模型。在系统工作平衡点附近,建立了该系统的线性化模型,并基于复刚度等效得到了系统的等效刚度和等效阻尼系数方程。以某空气弹簧为研究对象,实验验证了等效模型的有效性。在此基础上,分析了激振振幅、激振频率以及关键设计参数对系统等效刚度和等效阻尼系数的影响规律,这为空气悬架的刚度和阻尼匹配设计提供参考。     

一种新型双腔隔振器动力学特性仿真与试验研究

双腔液固混合介质(SALi M)隔振器是一种适用于低频重载隔振的新型隔振器,它由主腔室、附加腔室、连通管道以及油液和波纹管弹性单元体组成的液固混合介质构成。根据连通管道中流体运动的动量方程建立隔振器非线性动力学模型,将非线性流体阻尼线性化,得出系统的等效刚度和阻尼表达式。理论分析和仿真结果表明,系统的等效刚度和阻尼具有复杂变化特性。连通管道内部油液流动受到流体阻尼力、管道内部液柱惯性力的综合影响,系统等效刚度可能会出现渐软、渐硬、振荡等复杂特性。运用MTS试验机测试隔振器在简谐位移激励下的刚度和阻尼特性,并搭建隔振试验系统。试验结果较好地验证了理论分析和仿真计算所得结论,为下一步的工程设计奠定了基础。     

发动机空气弹簧液压悬置动态特性及参数灵敏度研究

针对发动机空气弹簧液压悬置的动特性及其参数灵敏度影响,采用空气弹簧液压悬置上液室等效体积刚度替代解耦膜以及密闭空气腔对悬置动特性的影响,基于流体力学相关理论建立了空气弹簧液压悬置力学模型,并通过试验验证了该模型的正确性,分析了空气腔开启和关闭时空气弹簧的动态特性;采用该模型研究了空气弹簧液压悬置橡胶主簧体积刚度、阻尼系数、等效活塞面积、空气腔开启和关闭时上液室等效体积刚度、惯性通道液体惯性系数及阻尼系数等参数对悬置动刚度阻尼角的影响,获得了这些参数对空气弹簧液压悬置动刚度影响的灵敏度,该研究结果有助于空气弹簧液压悬置动特性的优化设计,缩短研发周期,节省研发成本。     

双腔液固混合介质隔振器刚度阻尼特性分析

双腔液固混合介质隔振器由波纹管式液固混合介质隔振器和附加腔室通过管道联通构成。建立了联通管道内部液柱的运动方程,推导了隔振器非线性动力学模型。为分析隔振器刚度和阻尼特性,将平方阻尼简化成线性阻尼,得到了简谐激励下隔振系统线性简化模型,并求得了隔振系统刚度和损耗因子的表达式。分析了阀门节流开度、振动幅值、激励频率、主腔室刚度对于系统刚度和损耗因子的影响。结果表明,虽然隔振系统刚度和损耗因子受多种因素影响,但是二者上下限只由两个腔室的等效刚度决定。为检验理论模型,进行了动态特性试验,试验结果和理论结果基本一致,证明了动力学模型的可靠性,试验结果还表明液柱共振会造成刚度特性曲线出现峰值,恶化系统的隔振特性。     

变刚度橡胶球铰的刚度特性与疲劳寿命分析

进行变刚度橡胶球铰的承载特性研究,有限元数值分析与实验结果均表明其刚度曲线表现为明显的非线性特性。正常载荷工况刚度值小、平稳,极限载荷刚度曲线出现拐点,刚度值显著增大。改变橡胶球铰的止挡高度,会直接影响刚度曲线的拐点位置。可据载荷工况,通过调整止挡高度改变刚度特性。据橡胶超弹特性,用有限元分析数据计算疲劳载荷工况下球铰危险点的等效应力范围,结合S-N曲线对橡胶球铰的疲劳寿命分析预测,并通过台架疲劳实验验证。结果显示橡胶球铰经150万次疲劳试验后未失效,与寿命预测值基本吻合。     

采用多自由度转子模型的电磁轴承支承特性测试方法

为描述主动电磁轴承的支承特性,通常是沿袭传统机械轴承支承的刚度阻尼概念,称之为等效刚度和等效阻尼。由于电磁轴承的支承特性与其控制策略有关,因此确定电磁轴承的等效刚度和等效阻尼值相对困难。已有的电磁轴承等效刚度和阻尼测试方法大多是基于单自由度模型的,难以用于实际多自由度电磁轴承-转子系统的刚度阻尼测量,甚至无法实际操作。针对上述问题,首先从理论上分析了采用等效刚度和等效阻尼概念表示电磁轴承支承特性的描述局限性和适用范围,然后提出了一种基于多自由度转子模型的对电磁轴承等效刚度和等效阻尼进行直接测量的方法。实验结果表明该方法能够实时地对电磁轴承-转子系统的等效刚度和阻尼值进行准确识别,其结果可以作为电磁轴承动力学特性研究的依据。     

针对柔性转子系统的电磁轴承支承刚度阻尼参数识别

为了用传统转子动力学的理论和方法分析支承在电磁轴承上的转子系统动力特性,电磁轴承支承的等效刚度和等效阻尼是必须获知的重要参数。已有研究提出的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方法大多都是建立在单自由度模型或刚性转子模型上的。针对支承在电磁轴承上的柔性转子系统,提出了其等效刚度和等效阻尼参数的识别方法。首先,设计了静态力和动态力两种自由度凝聚方法,把柔性转子有限元模型凝聚到所需要的自由度,减少了模型中未知数的数量,并提取凝聚后转子模型中的激励与响应关系;然后建立电磁轴承激励和加配重激励两种情况下的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方程;最后,通过一个电磁轴承-柔性转子系统算例验证了识别方法的有效性。算例分析了由于柔性转子振动相位的变化和增加识别方程主自由度数量对识别精度和效果的影响。     

随机激励下振动系统非线性特性定性方法研究

结合FPK方程和非线性等效原理,对随机激励下的分别含有非线性阻尼、非线性刚度的单自由度系统计算等效阻尼及等效刚度。结果表明:非线性系统的等效线性频响函数图及奈奎斯特图随外激励量级的变化而变化,不同非线性类型的等效频响函数及奈奎斯特图随外激励量级的变化规律不同,从而给出了对根据实测频响函数与奈奎斯特图变化规律定性分析振动系统非线性特性和软硬特性的方法,为真实非线性动力学系统建模提供了理论依据。最后应用此方法对铝蜂窝夹层板的随机试验数据进行定性分析,得到结果可用于指导建模。     

应用阻抗图识别机床主轴——箱体系统的动态参数

本文介绍车床主轴——箱体系统的动态参数识别方法及过程。作者用传递函数分析装置对上述系统进行了无约束(自由)的稳态激励试验、绘制了阻抗图。根据阻抗图建立了结构系统的力学和数学模型,并对此数学模型的可靠性进行了验证。在试验的基础上对结构系统进行了简化,简化后的力学模型由三个质量、三个弹簧、两个阻尼元件组成。本文在分析研究过程中将主轴前、后轴承的滚动体与内、外环的接触刚度和轴承内、外环分别与主轴和箱体之间的接触刚度和阻尼简化为一等效弹簧刚度和等效阻尼,并对上述系统前、后支承的等效刚度和等效阻尼系数进行了定量分析。