基于实测数据的汽轮机轴承座动刚度估算方法

介绍了锤击法实测汽轮发电机轴承座支承动刚度的原理和方法,利用锤击法的实测数据,提出了计算相应发电机转子系统的动刚度的计算方法,进行了某汽轮发电机轴承座支承动刚度的实测结果和分析,所得计算值与实测值十分吻合.     

考虑支承动刚度的船舶轴系横向冲击响应计算

对船舶轴系进行冲击响应计算，通常在轴架支承处采用弹性边界处理，取一个近似的支承静刚度。采用实验方法对某舰尾轴架进行动刚度测量，得到了前尾轴架和后尾轴架的横向动刚度曲线。以此为基础，对该舰的轴系，建立了有限元模型，轴架支撑处横向动刚度用广义弹簧-阻尼器系统进行模拟，计算了在横向冲击作用下考虑动刚度效应的轴系横向冲击响应。     

多跨转子系统流体引发自激振动稳定性分析

以实际压缩机组多跨转子系统为研究对象,针对由间隙气流激振力引起的失稳问题,进行Alford力作用下多跨转子系统的动力学及稳定性分析。针对该类模型自由度多的特点,采用固定界面模态综合法降维措施与Newmark-β法相结合,提高了求解效率。研究交叉刚度、工作转速等对转子涡动的影响,以及多跨转子系统中Alford力的传递作用;通过以时间历程曲线为稳定性判据,进行不同交叉刚度、阻尼、刚度系数下的稳定性分析。结果表明,交叉刚度的增大会加重转子涡动,降低系统的稳定性;系统阻尼和刚度的增大可提高稳定性;失稳交叉刚度与支承的交叉刚度存在一定关系,当其大于支承最小交叉刚度且接近支承最大交叉刚度时,系统容易失稳。     

一种用实验模态数据识别结构系统支承刚度的新方法

本文给出了一种直接利用在系统可测自由度上获得的不完全模态参数识别结构系统支承刚度的方法。本文详细地给出了方法的理论推导过程和识别求解的计算方法,整个识别过程采用迭代求解的方式有效地克服了测量误差和模态截断的影响。算例表明本文方法简便,能合理地利用实验数据,结果可靠,具有实际应用的价值。     

基于Prohl-Myklested方法的汽车变速器斜齿轮传动系统建模及非线性分析

针对变速器斜齿轮传动系统盘与轴横截面变化不大特点,基于改进无质量弹性轴当量抗扭刚度计算式的Prohl-Myklested方法,将该系统简化为较少自由度的集中参数模型,并仿真验证。获得圆盘两端轴段抗弯刚度不同情况的盘-轴系统刚度矩阵计算公式,建立具有各轴抗弯抗扭刚度不同、两端集中质量、非对称弹性支承特点的斜齿轮转子系统运动微分方程。计算传动系统非线性特性。结果表明,采用改进的Prohl-Myklested方法对汽车变速器传动系统进行降维处理模型能准确反映系统动力学特性;齿侧间隙、时变啮合刚度耦合作用导致系统产生复杂非线性现象,提取出齿侧间隙过大时故障特征,为该类齿轮系统故障诊断提供依据。     

支承刚度和啮合间隙变化时弧齿锥齿轮传动系统的分岔与混沌行为

建立了弧齿锥齿轮传动系统的8自由度间隙非线性动力学模型,考虑了齿轮副的时变啮合刚度、传动误差和啮合间隙.以支承刚度和啮合间隙为分岔参数,计算得到了系统的动力学分岔特性和混沌形态,分析了参数变化时系统响应在周期运动与混沌运动之间的转化过程及啮合间隙变化对系统动态传递误差和传动平稳性的影响.研究结果表明,在支承刚度较小时,系统随支承刚度的变化经倍周期分岔由周期进入混沌,经倍周期或拟周期倒分岔由混沌进入周期.支承刚度较大时,系统随支承刚度的变化经倍周期或者拟周期分岔由周期进入混沌,经拟周期倒分岔由混沌进入周期.随着啮合间隙的变化系统经倍周期分岔由周期进入混沌,经倍周期倒分岔由混沌进入周期.     

推进轴系橡胶艉轴承刚度等效研究

研究推进轴系橡胶艉轴承刚度等效方法,给出重力作用下的轴系艉轴承的等效支承位置及刚度。建立转轴-轴承非线性接触有限元模型,获得轴承表面压力和位移分布,然后采用单点、多点支承模型进行刚度等效。结果表明,单点支承等效可以较为准确地描述转轴位移,但转角不够准确;5点支承等效较单点支承等效具有更高的精度,可以较为准确地描述轴系变形,而且动刚度等效也能较准确地描述频响特性(微幅振动条件下),尤其对于低频区域(小于60 Hz),与转轴-轴承接触模型的计算结果几乎一致。     

考虑转子系统耦合影响的球轴承动态性能多目标优化设计

考虑滚动轴承与转子系统动态性能的耦合影响,使用有限单元法建立包含转轴、轴承、圆盘等单元的动力学方程组,转子响应达到稳定值后,再根据滚动轴承拟动力学模型计算滚动轴承的动态性能参数。以额定动负荷、支承刚度、旋滚比为目标,基于NSGA II遗传算法进行多目标优化设计,分析结构参数对轴承动态性能的影响。以某转子系统的支承轴承为例进行计算,结果表明外圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度增大、旋滚比增大;内圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度减小、旋滚比减小;滚动体直径增大则额定动负荷增大、刚度增大、旋滚比增大,内圈沟曲率半径系数变化对动态性能优化结果影响最明显。高速转子系统中,为获取较好的支承动态性能,应考虑耦合影响对支承轴承进行多目标优化设计。     

采用多自由度转子模型的电磁轴承支承特性测试方法

为描述主动电磁轴承的支承特性,通常是沿袭传统机械轴承支承的刚度阻尼概念,称之为等效刚度和等效阻尼。由于电磁轴承的支承特性与其控制策略有关,因此确定电磁轴承的等效刚度和等效阻尼值相对困难。已有的电磁轴承等效刚度和阻尼测试方法大多是基于单自由度模型的,难以用于实际多自由度电磁轴承-转子系统的刚度阻尼测量,甚至无法实际操作。针对上述问题,首先从理论上分析了采用等效刚度和等效阻尼概念表示电磁轴承支承特性的描述局限性和适用范围,然后提出了一种基于多自由度转子模型的对电磁轴承等效刚度和等效阻尼进行直接测量的方法。实验结果表明该方法能够实时地对电磁轴承-转子系统的等效刚度和阻尼值进行准确识别,其结果可以作为电磁轴承动力学特性研究的依据。     

转子-叶片系统非线性振动和动态稳定性分析

以转子-叶片耦合系统作为研究对象,在主共振条件下,分析其振动响应和动态稳定性。基于广义Hamilton原理建立系统的运动微分方程,采用Coleman变换和复平面变换用于系统自由度缩减并利用多尺度方法展开求解。研究了法向碰摩力、摩擦因数、阻尼、支承刚度、圆盘偏心量等因素对转子系统稳态响应的影响,并采用龙格-库塔数值积分方法验证多尺度摄动解的准确性。研究结果表明,较大的法向碰摩力会诱发系统产生失稳现象,此外,随着圆盘偏心量和支承刚度的增加,系统的跳跃频率和共振峰值增大,而阻尼的增加将提高系统的稳定性。     

六杆并联机器人模态实验与动力学特性分析

对典型位姿下的六杆并联机器人机械结构进行模态实验，并以实验模态结果为基础进行机器人机械结构的动力学分析。在模态实验中，依次记录多点脉冲激励下的单点加速度响应，利用多自由度实模态辨识与拟合技术，计算得到机器人在某典型位姿下的前8阶固有频率、阻尼比，以及模态质量、模态刚度、模态阻尼和相应的振型矩阵。本文所得结果可作为机器人动态优化设计与控制器设计的参考。     

地震作用下高位层间隔震体系参数优化设计

对地震作用下高位层间隔震体系中隔震支座参数的优化设计进行了研究。通过两自由度体系近似模拟多自由度结构层间隔震体系,将地震波简化为白噪声,优化目标为使层间隔震上部与下部结构频域振动能量和最小,推导了隔震支座优化参数的理论表达式,隔震支座的优化刚度系数和阻尼系数与上部和下部结构的质量比密切相关。在数值算例中,通过比较过滤白噪声激励下多自由度体系中的隔震支座参数化研究结果和两自由度体系理论结果,发现二者吻合良好;实际地震波记录激励下多自由度结构体系的响应与两自由度体系的响应规律一致。研究结果表明,多自由度结构高位层间隔震体系的隔震支座优化参数可基于理论表达式得出,可为高位层间隔震体系的初步设计提供参考。     

最大值最小化问题的优化算法与多自由度动力减振器参数计算

研究了如何确定多自由度动力减振器系统参数,使其主系统在较宽频带上能量的最小问题.提出了解决最大值的最小化问题有效的优化程序算法.建立了以固有频率比和阻尼比为设计变量,以振幅动力放大系数函数的多个峰值和整个宽频带下面积构造目标函数的优化问题.给出了两个自由度减振器参数的优化计算实例.实现了减振器参数选择的直接有效快速优化计算.这种方法将为复杂减振系统参数分析提供有力工具.     

Inverse reliability based structural design for system dependent critical earthquake loads

The problem of reliability based design of structures subjected to partially specified random earthquake loads is considered. A procedure for the determination of structure–excitation pair that maximizes a specified response variable and, at the same time, achieves a target reliability is outlined. The procedure combines concepts from inverse first order reliability methods and methods for determining random critical earthquake loads. The formulation is shown to lead to a problem in constrained non-linear optimization. Issues related to spatial variability of earthquake loads are also addressed. Illustrative examples on a singly supported multi-degree of freedom system and a doubly supported single degree of freedom system are included.     

非线性多自由度转子系统精细数值积分

针对非线性动力学问题中的刚度病态或奇异的问题，在某些高精度算法失效的情况下，经过恒等变换，抑制了刚度奇异和病态，然后通过哈密顿体系的常用方法将原方程转化为一阶微分方程，并利用求解非线性动力学方程的分段直接积分法进行逐步积分计算，提出了处理刚性问题的一般方法。以动力学行为极其复杂的非线性油膜力支撑的多自由度转子系统为例，采用较大时间步长获得到了较为理想的计算结果。     

层屈服后刚度对地震响应离散性影响的研究

结构的弹塑性地震响应通常具有很大的离散性,使结构在大震下的性态难以把握,给基于性能抗震设计方法的实现带来困难。除了地震波本身的随机性原因外,结构弹塑性地震响应的离散程度还与结构自身的抗震性能有很大关系。该文基于大量弹塑性地震响应数值分析,研究了结构屈服后刚度对结构弹塑性地震响应离散性的影响。研究表明:结构屈服后刚度退化越小,因结构自身原因导致的弹塑性地震响应离散性也越小。基于该研究结果,该文指出具有主-次结构体系的抗震结构,可有效控制结构的抗震性能,有利于实现基于性能抗震设计。     

含复阻尼振动系统的对偶原则及其数值方法研究

研究了运用复阻尼理论时应遵循的对偶原则，针对激励力无法用解析表达式写出的多自由度复阻尼振动系统，提出了按三角插值法和常数项法配置对偶项的方法，分析了含复阻尼振动系统运动方程的数值解及其稳定性，结合弹性连杆机构动力学分析方法，以铝基阻尼合金材料的曲柄摇杆机构为实例，按复阻尼理论对其动力学特性进行了分析计算，所得结果表明所提方法是正确的。     

一类非线性系统随机振动的等效线性化

本文根据机械振动系统中弹性力、阻尼力只决定于弹性元件的变形和阻尼元件的相对速度的特点，建立了一种处理一类多自由度非线性系统随机振动的新方法。此方法物理意义明确，计算量小，是处理这类非线性系统随机振动行之有效的方法。     

多自由度实时子结构试验系统稳定性分析方法

实时子结构试验将数值模拟和物理试验相结合,充分发挥各自优点,为工程结构研究提供了一种新的试验手段。系统稳定性是保证实时子结构试验成功实现的前提,但现有研究成果主要针对单自由度结构,多自由度系统稳定性评价方法所需参数相对复杂、稳定性指标物理意义不够明确。该文结合振型叠加法和增益裕度概念发展了多自由度稳定性分析方法,通过试验验证了该方法的有效性。同时运用该方法就时滞补偿下实时子结构试验系统稳定性进行了评估,并阐述了时滞补偿对实时子结构试验系统稳定性的影响机理。研究结果表明该方法能准确评价多自由度子结构试验系统稳定性,时滞补偿对子结构稳定性可能产生有利也可能产生不利影响。     

基于增量谐波平衡法的含索铰可折展桁架非线性动力学特性

为了揭示含索铰可折展桁架的非线性动力学行为,建立了考虑铰链间隙、刚度和阻尼及索非线性特性的可折展桁架纯弯曲动力学模型。对非线性动力学方程进行一次泰勒展开和参量的多次谐波描述,实现了非线性动力学方程到代数方程的转化,通过迭代进行非线性动力学系统的响应计算。并利用龙格库塔方法对非线性系统进行数值分析,与增量谐波平衡(IHB)法进行对比,验证了IHB法计算的正确性。以激振频率为变化参数,对悬臂支撑的含索铰桁架结构进行解的稳定性分析,得到铰链间隙、铰链刚度、激振力和索对结构响应稳定性的影响。基于IHB法可快速准确的进行多自由度可折展结构动力学求解,为研究大型折展桁架的动力学行为奠定了基础。