水下复杂声源结构自振特性分析

为解决水下复杂声源结构--潜艇的湿模态提取和扩展问题,用ANSYS非对称模态算法对其研究. 重点阐述浸没于水中的潜艇有限元建模方法,包括结构与流场的一体化单元划分、边界条件施加以及结构与流体耦合界面的处理等.通过仿真计算得到的潜艇湿模态和空气中干模态的分析结果,为潜艇外水域辐射声场预测提供重要参考依据.     

板状结构可变边界热振耦合试验系统研制

针对板状结构存在不同边界约束以及恶劣高温环境,研制了变边界高温试验模态系统,为板状结构在高温振动耦合环境下的测量提供一套低成本、可变边界试验系统。该试验系统采用虚拟仪器LabVIEW对石英灯阵进行温度控制,自行研制耐高温陶瓷导杆引伸装置将板状结构上的振动信号传递至非高温区域,使用激振器对板状结构进行激励,通过常温加速度传感器测量其响应信号,使用时-频联合技术对测量的模态数据进行参数识别获得板状结构的模态参数。以45号钢板为测试样件,得到其在室温下不同边界的模态参数;并在单边约束下对45号钢板进行500℃高温振动耦合实验,得出其模态参数。该试验系统可为板状结构在变边界高温振动耦合环境下的安全设计提供可靠依据。     

三维实体转子系统热-结构耦合响应分析

以某型航空发动机高压转子系统为研究对象,基于不均匀分布稳态温度场,建立了某高压转子系统三维实体单元有限元模型以及稳态温度场下转子系统热-结构耦合振动方程,利用热-结构-动力学耦合理论,采用间接耦合法,通过稳态温度场分析和静力分析生成热应力,然后进行预应力模态分析,最后利用模态叠加法进行不平衡量和热弯曲耦合响应分析,实现热-结构-动力学耦合计算.通过稳态温度场对典型级盘稳态响应影响的分析以及不平衡量与热弯曲耦合稳态响应分析,发现耦合响应对转子系统各级盘的振动响应有较大影响.     

柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.     

核电汽轮机长叶片与轴振动耦合特性研究

针对核电汽轮机组转子系统中长叶片与轴的振动耦合问题,建立考虑叶片柔性、转速等因素影响的叶片-轴系统动力学模型。采用CN群论,对系统特征值进行降阶。对模型进行数值求解发现,系统中存在多阶叶片与轴的耦合模态及较明显的级间耦合模态,且引入转速后系统固有频率有提高的趋势。分析结果表明,叶片柔性及转速对叶片-轴系统模态特性有重要影响。该研究可为汽轮机转子系统的设计及稳定运行提供指导和参考。     

G70B列车油罐液固耦合模态分析

针对列车油罐因列车提速导致液固耦合作用突出的问题,运用ANSYS软件对轻型油罐车G70B型罐体的液固耦合模态响应进行实例分析和计算;建立车载油罐的液固耦合系统有限元模型;对轻型油罐车G70B型罐体进行在不同贮液比时的液固耦合模态分析,得出固有频率和模态振型图.结果表明:不同的贮液比对罐体结构的模态特性影响很大,油罐内液体质量越多,油罐结构耦合振动频率越低.分析结果可以为油罐的结构设计提供参考.     

基于改进Trefftz解析法的封闭空腔噪声有源控制

研究因结构激励导致的不规则形状的车厢封闭空腔声场.利用改进Trefftz方法,对复杂形状的车厢空腔进行声学系统简化波函数建模.结合声固耦合关系,利用加权残数法处理边界条件,得出该声压稳态响应的波函数级数展开式,并给出了中低频噪声场的分析预测解.结合有源声控制理论,建立了复杂封闭腔体局部区域有源消声模型,并利用Matlab工具进行了数值仿真分析.仿真结果表明降噪效果良好,也证明了此方法的可行性.     

车身结构与车内空腔流固耦合系统的模态分析

为研究汽车的振动噪声特性,利用ANSYS软件采用板壳、梁和流体单元建立某车身结构及车内空腔的有限元模型,其中,将车身结构作为弹性体,乘员室内的空气作为流体.通过对车身结构、车内空腔流体及车身与车内空腔流体的耦合结构进行模态分析,并对比计算结果,得到它们之间的相互关系,有利于整车振动和噪声特性的研究.     

耦合结构对音叉式陀螺振动特性的影响

耦合结构对MEMS音叉式陀螺振动特性具有重要影响。针对一种典型结构的音叉式陀螺及其耦合结构,在分析其工作原理的基础上,建立了其驱动模态的振动模型。基于该模型,计算了在陀螺刚度不对称、驱动力幅值不对称及质量不对称三种情况下,该耦合结构对陀螺振动特性的影响。利用有限元仿真软件,对该耦合结构在三种情况下对陀螺振动特性的影响进行了仿真比较。计算与仿真结果表明,通过改变耦合结构尺寸,能够调整陀螺固有频率,进而对振动特性产生影响。根据结果,提出了音叉式陀螺耦合结构的设计准则。     

基于ANSYS的埋入混凝土中压电陶瓷谐振频率分析

基于ANSYS研究压电陶瓷(PZT-5H)的振动模态,结合谐响应算法得出压电陶瓷3个不同区域的应变-频率曲线,并将压电陶瓷和混凝土单元耦合,实现了压电埋入式混凝土机敏模块的电-声系统声压云图仿真,得到了不同激励频率下的最大声压和声场分布。结果表明压电陶瓷在20 kHz~100 kHz频段内有4个振幅极大值频率点,随着谐振频率的增加,振幅逐渐增加,而振动分布呈先集中后分散的变化趋势;通过谐响应分析发现压电陶瓷声辐射面不同区域最大应变频率均在80kHz附近;由电-声系统的声场分析发现压电陶瓷的激励频率为79.666 kHz时声压最大、声场分布最优、声指向性集中。     

横风下高速列车系统动力学的平衡状态法

基于车辆-轨道耦合动力学和空气动力学提出了一种快速计算横风下高速列车系统动力学行为的平衡状态方法.首先,忽略轨道不平顺并利用流固耦合联合仿真方法计算横风下高速列车的平衡状态;然后,将平衡状态下的气动力加载到车辆-轨道耦合动力学模型并计算高速列车动力学响应.利用建立的平衡状态方法,研究了列车在速度为13.8 m/s的横风下以350 km/h速度运行时的流固耦合动力学行为.比较了平衡状态方法和联合仿真方法两种方法下列车姿态、安全性和舒适性指标的差异,计算结果差别在3.26%以内.研究结果表明:平衡状态方法计算横风下高速列车流固耦合的效率更高.     

面向安全评估的高速铁路CTCS-2列控系统安全性测试环境

高速铁路CTCS-2列控系统是典型的安全苛求系统。根据安全苛求系统的特点,针对高速铁路CTCS-2列控系统的安全性测试和评估需求,设计了场景—事件驱动的测试脚本语言SED_TSL,提出了高速铁路CTCS-2列控系统测试环境的功能、系统框架、测试策略,实现了基于SED_TSL的CTCS-2列控系统自动化测试环境,并投入到铁道部的CTCS-2列控系统产品制式检测中,有效地实现了列控系统产品的功能与安全性测试。     

列车轴承故障声学信号采集系统设计

目前大部分的声学信号轴承故障诊断系统是基于传声器与轴承位置相对固定的情况设计的,针对该方案每个轴承都要配备一个传声器,不适用于列车轴承故障诊断的缺点,提出了一种能让一个传声器同时应用于多个轴承故障数据采集的设计方案.首先,以TMS320F2812DSP为主控芯片设计了列车车速信息采集计算系统.其次,基于PCI8622型数据采集卡设计了轴承故障声学信号采集系统.最后,基于Visual Studio 6.0设计了人机交互系统.实验结果表明,该文设计的声学信号采集系统能够实现对轴承故障数据的采集及存储,具有可靠性高、人机界面友好等优点.     

地铁列车车内低频结构噪声仿真

建立某地铁列车车体结构和车内声腔有限元模型,进行声固耦合模态分析,得到车体结构和车内声腔的模态特征。将车体动力学模型计算得到的车体振动激励施加于声固耦合模型中,分析地铁列车车内低频噪声和车身板件声压贡献量,得到对观察点声压贡献较大的板件,有针对性地提出车体结构改善方案,降低观察点处的噪声,为地铁列车车内噪声优化提供指导。     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

抗蛇形减振器失效对车辆动力学性能的影响

为研究高速动车组车辆动力学性能对抗蛇形减振器失效的敏感性,以国内某型高速动车组为研究对象,以其实际动力学参数为依据,建立该型动车组的整车动力学模型。对抗蛇形减振器不同失效形式下的车辆动力学性能进行研究,结论认为：抗蛇形减振器失效对车辆动力学性能尤其是对列车的横向动力学性能影响显著;当列车行驶速度在250~380 km/h时,车辆系统动力学性能各项指标随列车行驶速度的增大而增大,随抗蛇形减振器失效个数的增加而增大。     

高速列车在移动闭塞条件下的运行仿真

本文构造了移动闭塞条件下的高速列车计算机运行仿真系统,介绍了系统总体结构,对列车实际运行间隔进行了分析,对各功能模块进行了描述。该系统为进一步分析研究移动闭塞条件下高速列车追踪运行间隔模型、列车的优化控制方法和列车的运行延误影响等提供了仿真平台,对系统实际运用起到了指导的作用。     

基于仿真与实测的列车远场气动噪声分析

随着高速列车气动噪声诱发的铁路沿线噪声污染问题变得日益明显,需对高速铁路诱发的远场噪声特性进行研究。基于Lighthill声学理论,应用LES大涡模拟和FW-H声学模型对高速列车整车的气动噪声进行数值模拟,实测高速列车以300 km/h运行时的通过噪声,将仿真与实测进行对比分析。高速列车诱发的远场气动噪声是宽频带噪声,能量主要集中在200~1500 Hz的中低频带范围内。实测与仿真的噪声声压级频谱分析具有相似的变化趋势,但声压级数值不同;由于实测噪声数据不仅包括气动噪声,还包括轮轨、集电系统噪声等,所以实测数据普遍大于仿真结果。通过对比分析验证了仿真结果的科学性,为数值模拟方法研究高速列车气动噪声问题提供了科学依据。