汽车驱动桥系统模态综合动力学建模与分析

提出一种汽车驱动桥系统的模态综合动力学建模与分析方法,采用非线性轴承单元实现传动系模型与桥壳模型的耦合建模,采用模态综合法对驱动桥各部件的有限元模型进行缩维变换,能够在准确模拟驱动桥系统动力学特性的同时大大缩减系统模型规模,从而快速准确地实现驱动桥系统的静力学非线性求解和动力学分析。以准双曲面齿轮有限元接触分析求得的动态啮合力作为系统激励,计算驱动桥系统的动力学响应,并进行试验验证,数值计算结果能够准确体现准双曲面齿轮动态啮合力激励下的驱动桥系统动力学特性,有效指导驱动桥的减振降噪设计。     

基于刚柔耦合的液压挖掘机机械臂非线性动力学研究

为准确描述液压挖掘机机械臂动力学模型,根据柔性多体动力学理论,采用模态函数描述臂架的弹性变形,利用LAGRANGE定理和虚功原理建立挖掘机臂架系统刚柔耦合的非线性动力学方程。对已建立的动力学方程利用MATLAB进行数值求解,运用仿真软件ADAMS及NASTRAN建立液压挖掘机机械臂刚柔耦合模型并进行仿真分析,通过对比二者结果表明动力学方程建模方法的正确性,运用数值求解方法进行模态计算和动力学响应分析,求解相关几何参数的一阶固有频率灵敏度,分析了影响机械臂动力学特性的主要模态参数,为进一步研究其结构优化及运动精度控制提供依据。     

充液贮箱液固耦合振动模态与阻尼比研究

对于液体运载火箭纵向振动的稳定性分析,在建立贮箱内液体的振动模型时,不仅需要考虑结构的弹性特性,还需要考虑液体晃动时的阻尼特性。由于模态阻尼比与一个振动周期内阻尼力做功、平均机械能及模态固有频率相关。因此可以先通过结构与液体的耦合振动分析确定其模态,进而分别计算液体与结构接触面、自由面以及液体内部阻尼力做功,同时计算平均机械能,从而得到模态阻尼比。在计算模态阻尼比时,对耦合振动的模态分析、液体内部流场计算均采用等效比拟的方法,为充分利用通用程序计算创造了条件。此方法不仅能够提高效率,同时也便于工程上的应用。     

液固纵向耦合系统的受迫响应

建立了柱形贮箱中液体与弹性体纵向耦合振动的一类动力学模型，并运用Ｂｅｒｎｏｕｌｉ积分及Ｄ′Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理导出了相应的动力学方程。发现在小幅晃动情况下，航天器的振动将构成对液体的有滞后相角的参数激励，这一滞后相角是弹性体阻尼及外激励的函数。对该动力学方程运用多尺度方法，得到液体各阶模态晃动的摄动解，从而得出固液系统纵向耦合特征的若干规律性认识     

贮箱类液固耦合动力学研究

以常重力作用下矩形贮箱类液固耦合系统受到俯仰激励情形为例,本文采用与以往不同的方式,在描述耦合系统中的液体子系统和结构子系统时,分别运用了两种不同形式的Lagrange函数,以此为基础可以得到降阶的系统耦合动力学方程,该方法大大减少了公式的推导工作。通过一个算例,讨论了该耦合系统的非线性动力特性。本方法可推广应用于分析圆柱等其它形状贮箱中液体的三维晃动情形下的液固耦合系统动力学特性。     

圆柱贮箱类液固耦合系统转动响应分析

以一种新方法建立了俯仰激励下圆柱贮箱类液固耦合系统的动力学方程,对液体子系统和结构子系统分别得到压力体积分形式的Lagrange函数和标准形式Lagrange函数（动能减去势能）,由变分方程和Lagrange方程可以建立系统的动力学方程,通过数值仿真发现,在一定的激励幅值和频率下,该耦合系统会出零点漂移、分叉等非线性动力学现象。     

某轿车排气系统振动分析

联合有限元软件与AVL-Excite软件,对某轿车排气系统进行模态与强迫振动分析。首先利用有限元软件对排气系统做自由模态分析,初步分析其吊耳点布置合理与否。然后利用有限元软件对排气系统进行自由度缩减,提取其质量矩阵、刚度矩阵、主节点自由度信息及模态信息,整合到内燃机-排气系统多体动力学模型中,对排气系统进行受迫振动分析,充分考虑其弹性变形与模态共振对振动响应的影响。得出排气系统任一点上的振动响应及排气管路长度上的振动传递率,考察其振动耦合特性;为排气系统的空间走向和结构设计提供强有力的依据。     

引入传递矩阵法的复杂多体系统连接件建模方法研究

摘 要：以复杂系统动力学建模为研究背景,在计算多体系统动力学理论指导下,提出引入传递矩阵法模拟连接件的建模方法。以柴油机机脚螺栓为例使用该方法进行建模分析,结果表明引入传递矩阵法的复杂多体系统连接件建模和分析是可行的,在不失复杂系统整体动力学特性的前提下较精确地融入了连接件的传递特性,调谐了大零部件和小连接件间耦合建模时所建立矩阵的奇异性,具有求解速度快、模型数据量小等优点。文中的建模方法给建立柴油机整机振动与抗冲击快速评估模型奠定了一定基础。     

二维晃动自然频率与阻尼比系数的试验识别

液体的晃动模态(自然频率、振型与阻尼比系数)是贮液结构设计以及振动控制的重要参数。在液体晃动的模态试验中,需要激发液面的模态运动,但液面的对称模态运动一般较难激发出来,使得对称模态参数(特别是阻尼比系数)难以精确识别。采用参数激振的方法对矩形、U形和圆形截面容器进行竖向激振,容易激发出液体表面的前四阶模态(包括对称模态)运动,撤除激励后液体表面按某一特定的振型作自由衰减振动,通过激光测量液体表面波高的自由衰减曲线,从而精确得到液体晃动的自然频率与对应的阻尼比系数,测得晃动频率与理论频率结果吻合良好,表明该试验识别方法有效。     

主动隔振与声辐射控制中的饱和抑制

摘要：讨论主动隔振中控制器输出饱和及其抑制对振动和声辐射控制的影响。首先给出流固耦合振动的时域建模方法，采用有限元/边界元方法建立流固耦合系统的振动方程，在建模过程中通过修正流体附加质量阵得到较准确的系统模型；然后在时域模型的基础上，给出基于自适应滤波的控制和输出饱和的抑制方法。采用由单自由度隔振模型和嵌于无限大障板的简支加筋板组成的耦合系统进行仿真研究，结果显示了饱和抑制方法能够显著地改善主动隔振与远场声辐射的控制效果。     

机载多管火箭系统振动特性研究

多管火箭系统振动特性是科学评价机载多管火箭系统动态性能和提高密集度的重要依据。应用多体系统传递矩阵法,建立了某机载多管火箭武器系统动力学模型,从理论、计算、试验三方面研究了机载多管火箭系统的振动特性。建立了某机载多管火箭武器系统固有振动特性数值计算和试验测试方法,实现了对机载多管火箭刚柔耦合多体系统不同装载情况下固有振动特性的快速计算,数值计算结果得到了模态试验的验证。建立的机载多管火箭武器系统振动特性计算方法具有无需建立系统总体动力学方程、涉及系统矩阵阶次、计算速度快等优点。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统，通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度，同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机，建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型，通过Simulink 仿真和实验研究，分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响，明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

机载多管火箭非满管射击试验方法研究

研究机载多管火箭非满管射击试验方法,为减少机载多管火箭密集度试验用弹量提供新的试验方法。应用发射动力学和多体系统传递矩阵法理论,基于等起始扰动思想,建立了机载多管火箭发射动力学模型、特征方程和动力响应方程,并应用随机整数规划方法,形成了减少机载多管火箭试验用弹量方法。针对某19管机载多管火箭,提出了6发连射的密集度试验方案,试验验证使密集度试验用弹量比常规试验方法减少了68.4%,节省了大量试验费用。     

基于ANSYS的气液两相流海洋立管流固耦合特性分析

运用ANSYS软件对气液两相流海洋立管进行了流固耦合特性分析,包括模态分析和动力学分析。模态分析研究了有无流固耦合存在时立管振动模态的变化以及流体边界条件对立管固有频率和阵型的影响;同时,将仿真分析同DNV公式求解的固有频率进行了对比验证。动力学分析研究了单、双向流固耦合振动分析,并将单、双向流固耦合进行了对比分析,同时考虑了立管支承方式、流体边界条件对立管振动的影响,提出了立管减振措施。分析结果对海洋立管的优化设计和运行的可靠性提供了重要的理论意义。     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

多管火箭发射过程中定向器振动特性研究

为了在多管火箭发射过程中能获得准确的定向器管口振动特性,本文研究多管火箭发射过程中定向器管口振动特性;利用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了多管火箭发射动力学模型和仿真系统,通过多管火箭模态试验验证了模型的正确性;仿真获得了在发射过程中定向器管口振动的时域历程,利用离散傅里叶变换(DFT)技术,获得了在发射过程中定向器管口振动位移、速度和加速度信号的频域特性;在此基础上设计了椭圆滤波器,并通过对发射过程中定向器管口的加速度采集信号的滤波前后对比,验证了本文研究内容的正确性和重要性,为多管火箭发射过程中定向器运动信号的采集和控制提供了重要参考价值。     

飞机机翼油箱晃振仿真与全尺寸试验验证

飞机飞行过程中,机翼油箱受晃振激励易发生结构破坏,造成经济损失和人员伤亡,因此,飞机适航审定有必要合理评估机翼油箱晃振响应。现行飞机适航审定基于全尺寸试验,经济代价高且费时;数值分析多考虑规则油箱开展趋势影响研究,无法有效反映非规则油箱的晃振响应。该文以某全复合材料机翼油箱为研究对象,基于VOF法和模态叠加法描述非规则油箱液体晃动和结构振动,考虑流固耦合和晃振解耦获取油箱壁面应变信息,采用最大应变准则进行机翼油箱复合材料壁面结构失效分析,开展机翼油箱全尺寸晃振试验验证数值仿真的有效性。该文给出油箱壁面应变幅值和分布随油箱载液量、晃动幅值与频率、振动幅值与频率变化的时域响应,指出晃动破坏多发生于油箱下蒙皮近翼梢侧,振动破坏多出现在油箱下蒙皮近翼根处,晃振响应由振动因素主导。该文验证了数值仿真代替全尺寸试验的可行性,并基于数值仿真和物理实验研究油箱壁面应变水平和载液量、晃动和振动激励的非线性关系,为飞机适航审定提供有效指导性意见。     

弹性支撑模型对火箭发射过程结构振动响应影响研究EI北大核心CSCD

固体火箭从发射筒发射过程中,采用弹性支撑降低火箭结构与发射筒内壁接触引起的冲击,弹性支撑力学模型对火箭发射过程中结构振动响应计算存在影响。利用多体动力学建立包含火箭、发射筒、弹性支撑在内的发射动力学模型,在火箭发射物理过程分析基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立火箭壳体与弹性支撑局部有限元模型,获得了火箭壳体与弹性支撑接触面积变化对支撑刚度影响规律,在此基础上,提出了用于火箭发射多体动力学建模的弹性支撑改进模型,求解弹性支撑模型改进前后火箭发射过程结构振动响应与弹性支撑支反力,分析了弹性支撑模型改进对结构振动响应的影响及其原因。结果表明:提出的弹性支撑改进模型可以准确描述火箭尾部结构脱离弹性支撑过程中接触面积逐渐变化到零的物理过程;与弹性支撑模型改进前相比,改进后结构弯矩响应峰值显著减小。该成果有助于准确评估火箭发射过程结构响应水平,对于火箭结构精细化设计具有工程意义。     

多管火箭定向管振动控制设计

为了减小多管火箭在发射过程中定向管振动对火箭弹起始扰动的影响,考虑多管火箭的噪声干扰,基于多体系统传递矩阵法建立了多管火箭动力学模型,在模态空间下设计了H2最优控制器控制定向管振动,进行了数值仿真,并把H2最优控制器与PD控制器进行了仿真对比,结果表明,采用H2最优控制器的系统不但具有良好的瞬态和稳态性能,而且具有较好的抗干扰能力,能有效地抑制噪声干扰,增强了控制系统的鲁棒性能.