等截面梁纯弯曲振动时产生混沌的参数条件研究

建立了等截面梁纯弯曲振动时的非线性动力学方程;根据非线性动力学理论,对等截面梁系统的奇点分布和稳定性进行了研究;利用混沌动力学理论,得到了等截面梁纯弯曲振动时产生混沌的参数条件;依据该条件,对匀质等截面简支梁纯弯曲振动时产生混沌的参数条件进行了研究和分析,得出了产生混沌的参数分界线.     

CSP轧机弯扭耦合振动频率研究

CSP轧机在生产过程中,主传动系统存在强烈的扭转振动和弯曲振动,并且这两种振动相互耦合,呈现出复杂的非线性动力学特性。因此,研究轧机主传动系统的动力学耦合特性,对于抑制轧机振动、保证高效平稳地生产具有重要的理论意义和实用价值。本文利用已推导的弯扭耦合振动微分方程,对弯曲振动和扭转振动的相互影响因素做了理论分析,并得到了现场实验验证,说明CSP轧机在发生异常振动时确实存在弯扭耦合振动现象。     

倾转旋翼/机翼耦合系统过渡状态气弹动力学试验研究

研制了半展长的倾转旋翼／机翼耦合系统动力学模型,进行了模型的机翼基阶挥舞弯曲／扭转耦合振动随倾转角变化的气弹动力学特性分析及风洞试验,研究倾转角及前吹风速度对倾转旋翼／机翼耦合系统的机翼基阶挥舞弯曲／扭转耦合振动气弹动力学特性的影响。理论分析与试验结果表明：随试验模型从直升机模式倾转过渡到飞机模式,倾转旋翼／机翼耦合系统的机翼基阶挥舞弯曲／扭转耦合振动频率将会提高;在小前进比的前吹风倾转过程中,倾转旋翼／机翼耦合系统的机翼基阶挥舞弯曲／扭转耦合振动的阻尼随倾转角位置的不同而显著变化,随试验模型从直升机模式过渡到飞机模式,倾转旋翼／机翼耦合系统的机翼基阶挥舞弯曲／扭转耦合振动的阻尼明显降低。     

机动飞行时直升机尾传动轴的横向振动建模与特性

提出了直升机空间机动飞行及尾传动轴运动位姿的一种描述方法,建立了相关坐标系。基于扩展哈密顿原理,建立了直升机空间机动飞行下尾斜轴横向弯曲振动的动力学模型,并利用伽辽金法将偏微分方程转化为常微分方程。水平传动轴可以当作尾斜轴的一种特例,通过一坐标变换矩阵即可将尾斜轴的动力学方程变换为水平传动轴的动力学方程。分析了直升机空间机动飞行对尾传动轴横向弯曲振动特性的影响。结果表明：直升机的机动飞行会对尾传动轴的横向弯曲振动产生附加的刚度效应、阻尼效应和激励效应,使得传动轴轨迹中心的位置和运动轨道的大小发生改变。     

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究EI北大核心CSCD

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。     

艉轴承标高对轴系横向振动的影响理论分析

船舶推进轴系的对中状态直接影响轴系的振动,分析其影响规律对于识别和有效控制异常振动具有重要意义。文中艉轴承支撑力采用与标高有关的非线性模型,考虑螺旋桨的不平衡回旋,在此基础上根据有限元方法建立了连续轴系的非线性动力学模型。通过求解非线性动力学响应,分析艉轴承标高与轴系垂直弯曲振动二者之间的关系,可为改善轴系对中状况与减小轴系振动提供参考。     

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。     

圆形刀盘机构的动态设计

本文针对圆形刀盘空间悬臂的特点，分别建立了刀盘及其组件弯曲，扭转振动模型，并采用刚体动力学理论，推导出刀盘单元的动力学模，分析刀盘的动态特性。     

柔性机械臂振动的反馈控制及数值模拟

探讨了梢端带刚体的柔性机械臂系统的动力学模型，对它存在的解耦的弯曲振动和扭转振动没计了一种形式简单的反馈控制律，用两个控制电机实现抑振和目标定位。使用Hilbert空间讨论系统特征值问题。住有限维近似模态分析基础上进行数值分析与模拟，得到系统弯曲振动、扭转振动的抑振控制效果曲线图。模拟结果与他人的试验结果比较，证实了所提出的控制律在削减振幅和快速抑振方面的有效性。     

轮对结构弯曲及型面磨耗对高速列车振动性能的影响

高速列车服役过程中,轮对结构弯曲及高速列车服役中改变最大的轮对磨耗因素均会对车辆性能造成很大影响。本文考虑高速轮对的三阶弯曲模态的影响,根据某型高速动车组分别建立考虑不同轮对弯曲变形的动力学模型,依次分析轮对各阶弯曲模态在整个服役周期内不同磨耗状态下车辆稳定性及各向振动的变化,并得出如下结论。轮对一阶弯曲对车辆稳定性和振动性能影响最大,临界速度下降约10%,振动加速度上升明显,而二三阶弯曲对临界速度影响不大。通过不同工况下车辆整备频率的分析可知,考虑轮对一阶弯曲后,车辆整备频率的变化及轮对弯曲频率是造成上述变化的主要原因。     

《薄壁Timoshenko梁弯扭耦合振动的动态有限元法》

通过直接求解单对称均匀薄壁Timoshenko梁单元弯扭耦合振动的运动微分方程,推导了其精确的动态刚度矩阵。在本文研究中考虑了弯扭耦合、翘曲刚度、转动惯量和剪切变形的影响。针对某弯扭耦合的薄壁梁算例,应用本文推导的动态刚度矩阵,采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,计算了该薄壁梁的固有特性,并讨论了翘曲刚度、剪切变形和转动惯量对该弯扭耦合薄壁梁的固有频率和模态形状的影响。数值结果验证了本文方法的精确性和有效性,并指出随着模态阶次的增加,剪切变形、转动惯量和翘曲刚度对薄壁梁的固有特性的影响更加显著。     

Coupled bending–torsional dynamic stiffness matrix for axially loaded beam elements

Analytical expressions for the coupled bending–torsional dynamic stiffness matrix elements of an axially loaded uniform beam element are derived in an exact sense by solving the governing differential equations of motion of the beam. The influence of axial force on the coupled bending–torsional frequencies of a cantilever and hinged–hinged beam of thin-walled section is demonstrated by numerical results. Application of the developed theory includes coupled bending–torsional frequency and mode calculations of helicopter, turbine and propeller blades, plane and space frames, and grillages consisting of axially loaded beam elements with non-coincident mass centre and shear centre.     

动力吸振器在电动机振动控制中的应用

某舰船泵用电动机运转时,在安装基础上产生了较大的振动。有限元仿真计算和模态试验发现,安装基板上存在的250 Hz及400 Hz的弯曲模态产生较明显的共振。针对此2阶共振频率设计阻尼式动力吸振器,通过“设计-标定-修正”,使动力吸振器达到所设计的频率。在实机上进行了安装测试,结果表明应用该动力吸振器后电动机安装基板上的振动降低了约7 dB,作用效果明显。     

摆动活齿传动系统振动的动力学模型

针对摆动活齿传动机构的动力学特点，对摆动活齿传动系统的弯曲振动、扭转振动及其耦合效应进行了分析，并综合考虑了系统输入轴的弹性、输出轴轴承的弹性及活齿与激波器、内齿圈的啮合弹性等的影响，建立了摆动活齿传动系统的动力学模型，导出了系统的多自由度时变系数弹性动力学方程。应用矩阵迭代摄动法，对摆动活齿传动系统的固有频率进行了求解和分析。     

非对称Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合振动

通过直接求解均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元自由振动的控制运动微分方程,推导了其精确的动态传递矩阵。采用Bernoulli-Euler弯扭耦合梁理论,假定梁横截面没有任何对称性,考虑了薄壁梁在两个方向的弯曲振动及翘曲刚度的影响。动态传递矩阵可以用于计算非对称薄壁梁及其集合体的精确固有频率和模态形状。针对具体的算例,给出了各种边界条件下固有频率的数值结果并与文献中已有的结果进行了比较,还讨论了翘曲刚度对固有频率和模态形状的影响,结果表明如果忽略翘曲刚度的影响,可能得到毫无意义的结果。     

Static and dynamic analysis of micro beams based on strain gradient elasticity theory

The static and dynamic problems of Bernoulli-Euler beams are solved analytically on the basis of strain gradient elasticity theory due to Lam et al. The governing equations of equilibrium and all boundary conditions for static and dynamic analysis are obtained by a combination of the basic equations and a variational statement. Two boundary value problems for cantilever beams are solved and the size effects on the beam bending response and its natural frequencies are assessed for both cases. Two numerical examples of cantilever beams are presented respectively for static and dynamic analysis. It is found that beam deflections decrease and natural frequencies increase remarkably when the thickness of the beam becomes comparable to the material length scale parameter. The size effects are almost diminishing as the thickness of the beam is far greater than the material length scale parameter.     

Modal analysis of anisotropic plates using the boundary element method

A numerical formulation for analysis of dynamic problems of thin anisotropic plates bending is presented. The bending behavior follows Kirchhoff's hypothesis. The formulation is based on the direct boundary element method. The problem is simplified by using the elastostatic fundamental solution of an infinite plate. Domain integrals arising from inertial terms are transformed into boundary integrals using the dual reciprocity technique. Boundary integrals are discretized and evaluated numerically. Natural frequencies for free vibration are obtained and the respective mode shapes are shown. The accuracy of numerical results obtained is assured by comparison with analytical or finite element results.     

罗茨鼓风机壳体振动模态分析

应用有限元ANSYS软件对罗茨鼓风机壳体进行动态特性分析,计算风机壳体振动的固有频率与振型,给出振型图。分析结果表明,风机壳体的固有频率高于转子系统的旋转基频,结构振动主要表现为弯曲、扭转和弯扭组合形态。通过风机壳体动态特性分析,能够预知结构设计的薄弱环节,为减振降噪与结构改型提供参考。     

Calculation of vibration frequencies by a hybrid element method based on a generalized complementary energy principle

Based on a generalized complementary energy principle the derivation of the element matrices is presented for calculation of natural frequencies. The degrees-of-freedom are not defined on nodal points but in an abstract way. No restrictions about the number of interpolation functions in the interior and at the boundaries of the element have been introduced. The exact solution of the discretized element equations leads to the dynamic stiffness matrix while the approximate solution results in a linear eigenvalue problem. Plate bending problems are used to study the convergence of frequencies depending on the degrees of interpolation functions within the element and on its boundaries and on the number of elements.     

考虑接触刚度的燃气轮机拉杆转子动力特性研究

基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,根据受力和变形关系得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度。将微元体界面接触刚度与宏观结构应力分析结果相结合,给出了考虑接触刚度的组合结构动力特性研究方法,分析了压气段轮盘接触刚度对某重型燃气轮机拉杆转子固有振动频率的影响。结果表明,界面接触刚度导致转子固有频率降低,随着接触刚度的增加,其对固有频率的影响逐渐减小。接触刚度对转子各阶固有频率的影响不同,法向刚度对第一阶弯曲频率影响较大,切向刚度对第二阶弯曲频率影响较大。