基于Matlab的缓冲包装系统固有频率最佳分布的仿真研究

以缓冲包装系统的振动传递率为研究对象,以动力学理论为基础,使用两级估算法建立了缓冲包装系统的两自由度系统动力学模型.采用不解耦的求解方式,应用Matlab对该模型的缓冲衬垫的固有频率与易损零件的固有频率的合理分布进行了仿真,得到两固有频率的最佳分布范围,为产品的缓冲包装设计提供了理论基础.     

抽油杆柱纵向振动共振条件的质疑与力学模型的修正

在研究抽油杆柱纵向振动特性时，将抽油杆柱简化为上端固定于随悬点运动的基础之上、下端受液体负荷激励的力学模型。研究了单级抽油杆柱纵向自由振动的固有频率以及抽油杆柱对各种激励的稳态响应。建立了单级杆柱第i阶固有频率pi和基频p0之间的关系，即pi=(2i-1)p0，指出了单级抽油杆柱产生共振的条件是激励频率等于基频的奇数倍，证明了APIRPllL有杆抽油系统的设计计算推荐方法中关于激励频率等于偶数倍基频时，单级杆柱将产生共振的结论是错误的，并指出了导致这一错误结论的原因是所采用的力学模型是错误的。通过对抽油杆柱动态特性的计算机仿真，进一步证明了本文结论的正确性。     

弹药包装运输动力学研究现状

目的在总结现有包装动力学研究成果及不足的基础上,为包装设计及改进提出进一步的研究方向及相应措施。方法从我军弹药包装历史与现代发展中所遇问题入手,主要阐述近年来有关弹药包装动力学的模型构建、相关试验测试、数值分析方法等研究以及存在的不足。结果现有包装的动力学模型构建大都基于线弹性、小变形假设,与复杂的实际情况存在一定偏差。针对包装设计可靠性的试验所需模拟信号要进行一定的调整方能使用,而不能单纯依靠标准所提供的试验谱形。另外,虚拟激励法在其动力学响应分析上能够取得较好的分析结果。结论弹药包装的设计研究仍存在一定的问题,且对内部包装,尤其是新型弹药的防护需要进一步加强。     

含间隙运动副机构的动力学特性研究

为了研究间隙运动副对机构动力学特性的影响,综合考虑转动副轴向尺寸、材料非线性系数以及碰撞过程能量损耗等因素,建立了一种改进的非线性接触碰撞力模型,同时提出了一种用于描述间隙处摩擦作用的修正的库伦摩擦模型。以曲柄滑块机构为研究对象,将上述接触碰撞力模型和摩擦力模型嵌入到系统动力学模型中,进行了动力学仿真分析,研究了不同间隙、驱动载荷及摩擦系数对机构动力学特性的影响,并将仿真结果与试验测试数据进行了对比分析。结果表明：基于文中改进的非线性接触碰撞力模型、修正的库伦摩擦力模型仿真计算结果,与实验结果吻合较好,能够准确、有效地描述含间隙运动副机构的动态特性。     

未知系统周期激励源分离方法的有效性分析

建立了履带式挖掘机的11自由度简化力学模型,利用拉格朗日法完成了数学建模。确定了挖掘机越障过程中所受到的激励,求解了系统在不同激励输入形式下的动态响应。结合虚拟样机技术,完成了履带式挖掘机在只有路面障碍激励下的虚拟样机动力学仿真,将简化力学模型数值求解结果与虚拟样机动力学仿真结果相互对比。结果表明：两种分析方法得到的动力学响应结果均符合预期分析;两种方法分析结果基本吻合,实现了两种模型的相互校验,说明了所提出的动力学建模与分析方法的正确性,可为履带式挖掘机越障动态特性研究提供借鉴与参考。     

路面随机激励下汽车运输包装的动态特性仿真

对包装产品在储运过程中的力学环境的分析,以4自由度汽车振动系统为例,建立了以白噪声为榆入的路面随机激励作用的运输包装系统的动力学模型,并应用Matab/Simulink对模型进行仿真.     

滚珠丝杠进给系统动力学建模与动态特性分析

考虑滚珠丝杠进给系统中各结合面接触刚度的影响,提出一种有限元建模方法,用于研究滚珠丝杠进给系统的动态特性。将丝杠螺母、导轨滑块和滚动轴承简化为弹簧-质量模型。基于Hertz接触理论推导出其接触刚度的计算公式,采用多单元混合的方法划分网格,建立整个进给系统的有限元模型,仿真得到承载台的前五阶模态振型和固有频率;采用锤击激励法对滚珠丝杠进给系统进行模态试验,试验结果表明仿真和试验得到的模态振型基本一致,固有频率的最大误差为8.9%;基于该有限元模型分析了主轴质量、滚动导轨副预紧力以及滑块间距对进给系统振型分布和固有频率的影响。所提出的动力学建模方法和研究结果对滚珠丝杠进给系统的动态特性分析和结构优化具有参考价值。     

Delta机器人弹性动力学建模与模态分析

目的建立Delta机器人弹性动力学模型,研究其动态特性。方法基于有限元理论和Lagrange方程,充分考虑主动臂与从动臂的空间动力学特性与运动协调关系,建立Delta机器人系统弹性动力学模型;根据系统结构参数,制造装配出Delta机器人物理样机,对所建立的弹性动力学模型进行验证分析;利用Ansys Workbench对Delta机器人进行模态分析。结果动平台中心点位移的数值解与试验得到的结果吻合度较好,结合Matlab,对比系统的前6阶固有频率,最大频率误差为3.912%;元件刚性假设前后系统的最大频率误差为1.693%;确定了机器人从动臂为系统的薄弱环节。结论验证了Delta机器人系统弹性动力学模型的正确性及建模过程中静、动平台与转动关节刚性假设的合理性,且改善从动臂的结构参数能提高机器人的整体动态性能,为Delta机器人的结构优化和减振控制提供了理论依据。     

橡胶隔振器非线性动力学模型理论与实验研究

基于静态压缩实验、广义胡克定律和应变能密度推导了描述橡胶超弹性的本构关系,进而获得了橡胶隔振器静态刚度模型;在此基础上,提出基于动态激振实验的动态刚度模型,该模型由橡胶隔振器静态刚度、位移系数和频率系数组成。在此基础上,对单自由度质量-隔振器系统进行数值仿真和实验测试,二者获得的系统的固有频率基本吻合,验证了所提出的橡胶隔振器动力学模型的正确性。研究结果为获得橡胶隔振器静、动态刚度模型提供了简洁、实用的思路,并为研究含有隔振器的动力系统的动力学特性提供了理论基础。     

伺服驱动凸轮滑块分离装置联合仿真研究

目的研究某包装机械凸轮滑块分离装置的性能,利用机电联合仿真方法对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。方法提出一种独立伺服驱动凸轮滑块分离装置机电联合仿真分析方法。建立分离装置的动力学模型,并研究其动力学特性;对控制系统进行分析,建立三环控制模型,整定控制参数;进行ADAMS/Matlab联合仿真研究。结果从仿真结果可知,由于系统存在负载波动,导致最大位置跟随误差达到4.1709°。对控制系统进行改进后,最大位置跟随误差减小到0.0440°。系统稳态跟随误差在允许范围之内,与仿真结果基本一致。结论利用机电联合仿真方法能够对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。     

缓冲空气垫静态刚度研究

以柱状空气垫为研究对象,在几何压缩模型的基础上,基于准静态压缩中空气垫内气体变化为等温过程,建立了气垫静态刚度与气垫内初始相对内压、压缩变形量关系的理论模型;取规格不同、初始内压相近及规格相同、初始内压不同的空气垫,通过准静态压缩试验,得到了静态刚度并与理论值进行了比较。研究表明,当压缩量较小时,理论模型对空气垫静态刚度的预测较为准确。     

B楞双层瓦楞纸板衬垫平压缓动态性能建模

根据B楞双层瓦楞纸板衬垫静、动态平压的测试数据,归纳出瓦楞纸板平压缓冲性能的三个基本特征及其它特点。在构造静态模型的基础上,首次建立了能较全面反映瓦楞纸板衬垫在不同条件下连续多次平压冲击时动态响应的非线性粘弹塑性模型。该模型的建立及其参数的成功识别,不仅解决了瓦楞纸板衬垫的平压动力学计算问题,为缓冲包装优化设计创造了条件;也解决了测试工作量庞大的问题,通过少量测试,识别出模型参数,便可全面掌握瓦楞纸板平压的缓冲性能。     

柱形空气垫静态压缩几何模型研究

目的 研究柱形空气垫静态压缩缓冲性能,将理论几何压缩模型进行试验验证,证明可行性。 方法 根据柱形空气垫受压变形特征,推导出几何压缩模型理论公式,对不同宽度、不同充气压强的柱形空气垫进行静态压缩试验,用拓色法计算理论面积,将试验曲线与理论曲线进行对比。结果 随着压缩位移的增加,接触面积曲线的理论值与试验值呈线性关系,在宽度相同的情况下,充气压强的增大导致接触面积曲线的理论值与试验值吻合程度下降;相同宽度、不同压强的柱形空气垫载荷位移曲线很接近,显示出规格才是影响柱形空气垫缓冲性能的主要因素。结论 所提出的柱形空气垫静态压缩几何模型可行。     

运输包装系统随机振动频域分析

为了研究包装件在实际流通环境振动特性下的振动规律,以车辆、包装件构成的六自由度运输包装系统为基础,构建了在以白噪声为输入的路面不平激励下的振动模型,建立了路面不平激励的数学模型、运输车辆以及包装件的动力学模型。借助Matlab/Simulink仿真技术,对运输包装系统随机振动进行了频域分析,得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。仿真结果表明了随机振动强弱程度与频率的关系,全面反映了随机振动规律,为缓冲包装设计提供了理论依据。     

空气垫静态缓冲性能的数值模拟

目的采用有限元数值模拟方法研究空气垫在静态压缩时的力学性能,以便更直观、系统地了解空气垫的静态压缩力学行为。方法以柱状空气垫为对象,建立空气垫的静态压缩物理模型和力学模型,并基于该有限元模型模拟该结构的静态压缩过程,分析结构尺寸和充气压力对其静态缓冲性能的影响,得到空气垫在不同压缩量下的应力分布规律和变形特点。同时,将试验结果与模拟结果进行对比。结果空气垫的变形是从接触钢板的地方开始的,上下位置同时被压缩,有限元分析结果与试验结果吻合良好。结论所建立的有限元模型和数值模拟方法结果准确、合理。     

预压缩多层钙塑瓦楞纸板隔振性能研究

目的对不同预压程度下多层钙塑瓦楞纸板隔振特性进行研究。方法通过对不同预压程度下的钙塑瓦楞纸板进行振动试验,发现压缩率为50%的钙塑瓦楞纸板有很好的隔振效果。然后基于材料的粘弹性理论建立压缩率为50%钙塑瓦楞纸板的本构模型,并用最小二乘法识别参数,根据车辆运输包装系统建立基于1/4车辆运输模型条件下的含易损件的二自由度非线性产品包装系统模型,得到动力学方程并数值求解,并通过一个算例说明该模型可直接用于包装隔振设计。结果无量纲加速度值一般随着隔振材料面积的增大而减小,随着材料层数的增加呈现先增大后减小的变化。结论为进一步研究钙塑瓦楞纸板的隔振性以及相关包装设计提供一定的理论基础。     

缓冲材料振动传递特性测试系统数据处理

目的 研究缓冲材料振动传递率曲线的实现方法。方法 讨论了时域和频域分析方法的原理、 算法和具体实现过程; 在频域分析过程中, 采用加窗函数减少能量泄漏, 采用韦尔奇方法改进功率谱估计的方差特性; 采用振动台、 振动控制仪、 A/D转换板、 加速度传感器等硬件, 以正弦扫频方式对由质量块和缓冲材料组成的包装系统进行激励, 通过对采集到的激励信号和响应信号的分析处理, 得出缓冲材料时域和频域分析方法的振动传递率。结果 基于数据分析处理和振动传递特性测试实验的原理, 利用软件LabVIEW编制程序, 实现了缓冲材料振动传递特性测试系统的开发和振动传递率曲线的2种绘制方法, 2种方法得到的曲线比较接近。结论 该测试系统操作简单, 人机界面友好, 为缓冲包装材料的优化防振设计提供了强有力的工具。     

某军用包装箱动力学仿真与试验研究

目的以某新型军用导弹包装箱为研究对象,对其动力学特性进行研究。方法建立包装箱整体结构模型,利用有限元法对其固有特性进行分析。考虑弹体在运输过程中受到随机激励的影响,对组合轮式车辆振动环境试验载荷下包装箱的减振效果进行研究。通过试验测试,验证仿真分析结果的合理性。结果箱体的前6阶固有频率分布在53～81 Hz范围内;在组合轮式车辆振动环境下,箱体结构各方向所受的最大应力分别为192.4,118.4,260.1 MPa;弹体支撑以及橡胶垫上的应力和位移水平很小。结论在随机载荷作用下,包装箱结构具有良好的减振效果;结构所受最大应力小于材料的屈服极限。此外,有限元分析结果合理可靠,包装箱结构满足设计要求。     

基础位移激励下包装系统的非线性振动分析

包装系统的振动特性是研究其共振频率和振动过程中所受动态载荷的基础.用三次多项式函数表征包装系统非线性弹性力,建立了基础位移激励下包装系统的非线性动力学方程,分别用谐波平衡法和直接数值积分法研究了其非线性动力响应特征,得出了频响函数和幅频曲线,并揭示了忽略包装系统弹性力的非线性会导致振动分析的显著误差.分析理论和方法为预测包装系统共振频率以及振动过程中受到的动态载荷提供技术基础.     

泡沫材料厚度对其刚度及阻尼系数的影响

根据隔振分析模型,建立了相应的实验测量系统,测量并分析了泡沫材料的刚度及阻尼系数。采用激振台对泡沫材料施加激励,由2个加速度计拾振,获得了由泡沫材料组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,应用非线性拟合方法计算得到了阻尼比,并求得了刚度和阻尼系数。实验结果表明:泡沫材料刚度随其厚度增加而递减,阻尼系数则在一定范围内随厚度增加而降低;泡沫材料厚度的增加会降低缓冲包装系统隔振的下限频率,在一定范围内越厚,隔振效果会越好,但当厚度超过了特定值,隔振效果反而有所下降。