基于介质变黏-弹特征的深海柱塞泵压力控制特性

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度-变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4 °、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4 °、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6 °、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度-刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6 °、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明：变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度-刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0～1 000 m、1 000～7 000 m两海层下泵压力控制系统可分别视作变黏度-动刚度系统、变黏度-定刚度系统。最后,通过模拟变深环境下泵的动静性能试验,验证了上述理论分析结果的合理性和有效性。     

改进的变阶数LMS自适应滤波算法

为了减小分数阶数变阶数最小均方算法(FTLMS)稳态滤波器阶数误差,提出了一种变误差宽度的变阶数LMS算法,并对该算法进行稳态理论分析,给出参数选择的依据.为了验证该算法性能,设置了3种仿真环境:信噪比(SNR)为20 dB、0 dB及冲击响应权系数呈稀疏分布.仿真结果表明,与FTLMS算法相比,在SNR为20 dB及冲击响应权系数呈稀疏分布仿真条件下,当收敛速度相同时,滤波器阶数稳态误差减小为10%,在SNR为0 dB时,滤波器阶数稳态误差减小为1/3.     

负载与支承刚度对面齿轮传动系统动态特性的影响分析

为研究负载及支承刚度变化时对面齿轮传动系统动态特性的影响,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、阻尼和负载激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF（Poincaré-Newton-Floquet）方法进行求解。计算结果表明,在不同的负载及支承刚度条件下,系统会出现简谐响应、次谐响应、拟周期响应及混沌响应4类稳态响应。增加负载及支承刚度能有效降低系统的动载荷,而增大支承刚度还可以减小面齿轮支承在方向与方向上的振动位移幅值差距。     

一种改进的变步长LMS自适应滤波算法

针对自适应滤波领域的最小均方(Least Mean Square, LMS)算法无法权衡稳态误差和收敛速度这一矛盾,提出了一种改进的变步长LMS自适应滤波算法。该算法在基于对数函数的变步长LMS算法的基础上,建立了一种新的步长参数与误差的关系模型。仿真结果表明,提出算法与已有算法相比,能够达到更高的收敛精度及更快的收敛速度,在系统不发生时变时,收敛精度分别提高了5 dB和3 dB,当系统发生时变后,收敛精度分别提高了4 dB和2 dB,不论系统是否发生时变,收敛速度都更快。     

含弹性支撑的船用减速器箱体动态特性

为分析弹性支承对船用减速器动态特性的影响,提高其动态性能,综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿轮偏心误差及啮合误差等因素的影响,依据各零件作用力传递关系,建立传动系统动力学模型,计算系统动态激励．采用有限元法构建齿轮箱稳态动响应分析模型,应用弹簧单元对其底部支撑进行模拟,依据自编制动响应求解流程,对齿轮箱在系统动激励作用下的稳态响应进行求解,得到齿轮箱节点振动加速度响应时域历程及其频谱．引入齿轮箱隔振系统频率比概念,分析支撑刚度对齿轮箱振动传递及倾斜变形的影响,发现当频率比为2～3时可达到较好的支撑效果,为齿轮箱的设计提供了理论依据．     

汽车后桥主减速器非线性振动研究

以汽车后桥主减速器为研究对象,考虑了齿面摩擦、齿侧间隙以及动态传递误差等非线性因素影响,建立了8自由度准双曲面齿轮副动力学模型。通过引入齿轮副啮合线相对位移,为动力学模型缩减了一个自由度,简化了计算。利用数值计算的方法求解了无量纲化后的微分方程,得到系统稳态响应,并考查了动摩擦系数、外部载荷和轴承支承刚度对系统动力学响应的影响。结果表明,减小动摩擦系数、增加外部载荷和提高轴承支承刚度有利于提升系统的稳定性。     

大跨度曲线弯梁桥车–桥耦合振动分析

在桥梁结构设计中,需要考虑车辆动荷载的冲击作用。为计算大跨度曲线弯梁桥车致振动响应,通过在结点之间引入高阶位移插值函数,构造了形函数矩阵。基于虚功原理和动力有限元理论,推导了各个结点9个自由度的曲线箱梁空间单元刚度矩阵和质量矩阵;在推导刚度矩阵时考虑了箱梁的约束扭转和剪力滞效应,在推导质量矩阵时考虑了质心与扭心不重合。通过引入7自由度的车辆模型,建立了车–桥耦合振动方程。在MATLAB上采用Newmark–β法直接积分,求解了车辆动荷载作用下系统的振动响应,分析了车速、车重和主梁刚度对冲击系数的影响,同时采用ANSYS建立车–桥耦合非线性有限元模型。结果表明:以位移冲击系数代替弯矩冲击系数和剪力冲击系数进行截面内力设计时将会导致弯矩设计值最大增大2.89%,剪力设计值最大减小34.9%;车重对冲击系数影响很小;位移冲击系数和弯矩冲击系数均随着主梁刚度增大而减小,剪力冲击系数随着主梁刚度增大而增大。有限元分析结果与理论计算结果吻合良好。     

复杂温度外场作用下转子系统振动特性研究

转子系统往往要在高转速、高温、高压等恶劣环境下工作,其受力情况非常复杂。以多自由度转子为研究对象,采用有限元法建立了考虑复杂外场作用下转子系统动力学模型。研究了该转子的振型、支承刚度对转子临界转速影响,并对考虑和忽略复杂温度外场作用下的转子系统不平衡响应进行了对比分析。结果表明：当考虑复杂温度外场作用时,转子系统的响应振幅明显增大。随着启动时间的增加,该转子的各结点振幅均逐渐增大,当启动时间超过15s时,幅值增长几乎呈线性变化。     

基于节点刚度的柱面巨型网格结构静力性能研究

建立半刚性节点柱面巨型网格结构数值分析模型,考虑几何非线性和初始缺陷的影响,分别研究节点轴向半刚性、弯曲半刚性及双半刚性结构的静力性能,还提出了双半刚性节点研究的不断逼近计算方法.结果表明:只考虑节点轴向刚度时,若其增加,静力稳定承载力随之增大;只考虑节点弯曲刚度时,静力稳定承载力变化较小;两者同时考虑时,结构承载力较只考虑轴向刚度时明显降低,可见节点的轴向刚度和弯曲刚度叠加效应明显.进而考虑此叠加效应,研究了焊接球节点结构的静力性能,发现节点刚度变化会引起结构内力与位移的显著变化,可见实际工程中节点半刚性的影响不能忽视.     

混合流态下短径向滑动轴承热流体润滑特性研究

以高速短径向滑动轴承为研究对象,研究混合流态下采用不同温黏模型时轴承静态特性的变化。考虑油膜中同时存在层流和紊流两种流态,基于两种温黏模型,联立求解雷诺方程、能量方程,分析油膜中流态变化,得到压力分布、承载力、摩擦力和最大温度等特性参数,并将某工况下混合流态时油膜特性与等黏度模型和单一层流流态时的结果进行比较。结果表明:基于不同温黏模型时油膜内流态分布明显不同;与等黏度模型相比,变黏度模型承载力和温升明显下降;与单一层流流态相比,混合流态下油膜承载力和摩擦力均较大。     

无机盐对石油磺酸钠乳状液性能的影响

通过观察原油乳状液的表观黏度、界面张力和脱水率,研究了不同价态无机盐对石油磺酸钠（NPS）乳状液性能的影响。结果表明,一价无机盐NaCl和KCl在一定浓度范围内会增强NPS的作用;当NaCl和KCl的浓度分别为9 mmol/L和12 mmol/L时,可使NPS乳状液表观黏度分别升高224.03 mPa•s和122.48 mPa•s,界面张力分别下降10.6 mN/m和9.6 mN/m,脱水率分别降低10.7%和8.2%;随着二价无机盐MgCl2和CaCl2浓度的增加,NPS乳状液的表观黏度下降,脱水率上升,而界面张力呈先下降后上升的态势。     

TBM推进系统动力学特性分析

为了研究硬岩掘进机推进系统对初始条件的响应,建立了多自由度TBM动力学模型。应用分形理论,考虑了撑靴与岩壁的变刚度,通过对系统的数值计算,得到了系统在各个方向的响应,并分析了在不同初始条件下系统的动态响应。结果表明:主机X方向的初始位移和绕Y方向的初始角度对推进系统的姿态影响很大;当初始偏移0.01 m时,系统会发生0.18 m的偏移;当初始偏移1°时,系统会发生1.4°的偏移。这样对盾构机的姿态调整会产生很大挑战,甚至会使盾构机偏离计划路线无法完成掘进工作。研究结果对TBM掘进过程中的姿态控制有一定的指导意义。     

考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

单层柱面网壳2类模型的地震响应比较分析

为了研究单层柱面网壳节点刚度对结构地震响应的影响,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA中的壳单元Shell163和梁单元Beam161分别建立了2类相同尺寸的网壳模型.2类模型的主要区别是:壳单元模型中可以按构件的实际尺寸建立空心球节点,并且壳单元节点模型的承载力值与实体单元节点模型值接近.通过改变结构参数,比较了矢跨比、长宽比和跨度变化时同类模型间的响应变化,以及同一结构参数下2类模型的地震响应差值.结果表明:结构参数变化时,2类模型的响应变化幅度存在明显差异;同一结构参数下,2类模型的响应差值变化较大,在进行此类结构地震响应分析时应考虑球节点的刚度影响.     

星型齿轮传动系统的非线性动力学分析

建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫响应。以一个具有3个星轮的四自由度星型齿轮传动为例,对系统的非线性动态响应做了分析,利用时间历程、相平面、Poincar(?)映射以及 Fourier频谱阐述了多自由度间隙型非线性星型齿轮传动系统的简谐、非谐单周期、次谐波、准周期和混沌响应的动力学特性。     

正交面齿轮传动系统分岔特性

为了研究面齿轮传动的非线性动力学分岔特性,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合误差、阻尼和外激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统进行了求解.计算结果表明:当时变啮合刚度幅值系数从0.4增加到0.5时,系统会由倍周期分岔进入混沌;当啮合阻尼...     

考虑多体承载啮合斜齿行星齿轮动载特性分析

斜齿行星传动在高速重载场合中应用越来越广泛,其动载特性研究对减振降噪具有重要意义。正确地描述行星齿轮系统的啮合刚度和啮合误差是进行动力学分析的前提,为此,紧密结合齿轮几何分析与力学分析,提出行星齿轮承载接触分析技术,获得各齿轮副的耦合时变啮合刚度,并计算其啮合冲击力,为行星齿轮动力学深入分析奠定基础;其次,应用集中参数法建立考虑齿轮副安装误差、刚度激励及啮合冲击激励的斜齿行星传动啮合型弯-扭-轴动力学模型,采用数值法求解系统的动载特性。表明：考虑啮合冲击激励时,随转速的增加动载荷增加更为明显;共振转速附近,啮合冲击对动态啮合力的影响较小;安装误差特别是中心距误差是引起各齿轮副啮合刚度不同的主要原因,其进一步导致了系统的共振转速变多;行星轮浮动可以明显降低共振转速处的动载荷,由于各外（内）齿轮副刚度的不同,随转速的增加行星轮浮动使得部分齿轮副的动态啮合力明显降低。     

叶片表面粗糙度对高负荷低压涡轮的流动影响

为了得到不同工况下表面粗糙度对涡轮叶片叶型损失的影响规律,采用数值模拟的方法对某前加载叶型在不同攻角和不同雷诺数下的流动进行了详细的分析。结果表明,当攻角i=0°、10°时,叶片表面并无明显的分离现象出现,当i=20°、25°、30°时,叶片表面都出现了不同程度的分离,且攻角越大分离越严重。当攻角一定时,增大雷诺数对抑制分离泡的出现有促进作用;当雷诺数也一定时,增大叶片表面粗糙度对抑制附面层的分离有明显的效果,且雷诺数越大抑制分离所需的粗糙度值就越低。攻角为20°,雷诺数分别等于25 000、50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为38、14、5.1、2.5、1.7 mm;攻角为25°,相同雷诺数下抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为230、50、11、4、2.2 mm;攻角为30°,雷诺数分别等于50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为3 200、800、120、29 mm。最后,建立了一套不同攻角下抑制分离的最佳粗糙度-雷诺数关系模型,并编写了相应的C语言程序。通过该程序,只要得知叶片工作的攻角与雷诺数大小,便可直接算出抑制附面层分离的最佳粗糙度值。     

多间隙耦合非线性动力系统的分叉与混沌

在不考虑齿面摩擦的情况下 ,建立了齿轮 -转子 -轴承系统的 3自由度多间隙耦合的振动模型 ;利用数值方法 ,求得了系统的稳态响应 ,绘制了系统振动位移在不同支承条件下随激励频率的分叉图 ,借助响应的时间历程、相轨迹、Poincaré映射、Fourier谱及 Lyapunov指数等分析了响应的特性。由计算结果发现 :在支承刚度较大时 ,该 3自由度多间隙耦合系统经倍周期分叉进入混沌 ,而在支承刚度较小时 ,系统经拟周期分叉进入混沌。在增大支承间隙时 ,系统响应会发生跳跃和失稳现象     

废气旁通阀执行机构对增压汽油机瞬态响应的影响

为研究废气旁通阀执行机构对增压汽油机瞬态响应的影响,提高涡轮增压发动机的瞬态响应性能,针对一台带废气旁通阀的涡轮增压汽油机,使用发动机一维仿真软件对其稳态及瞬态工况进行仿真分析,并在发动机台架上进行稳态及瞬态试验。试验结果表明:弹簧刚度适当增加可缩短发动机的响应时间并增大扭矩;弹簧预紧力的增大延长了发动机的响应时间,但提高了发动机扭矩;适中的系统阻尼有利于发动机在瞬态过程中的快速稳定;在原机基础上,采取弹簧刚度为2.6k、弹簧预紧力为1.2F0,且系统阻尼不变的优化方案时,在1500、3500、5000r/min 3个转速下,发动机瞬态响应时间分别缩短22.4%、47.1%及50%。