输气管道气固耦合振动特性分析

针对管道振动情况的研究,提出考虑气体压力脉动与管道耦合作用下的管道振动特性分析的计算模型与计算方法。根据管道结构建立了具有异径管活塞式压缩机的输气管道模型,在该模型的基础上,结合管道结构参数,建立管道系统气柱固有频率、气体压力脉动、激振力的计算方法,通过这些计算方法得出气柱固有频率、气体压力脉动与模态阶次之间的关系,以及异径管处的激振力与宽径比之间的关系;得出在激振力作用下,管道振动位移、速度的变化情况。将计算结果与现场测试值进行对比,发现计算值与测试值基本吻合,验证了计算模型与方法的正确性。研究结果表明:在异径管、弯管、汇流管等处,将压力脉动与管道的耦合作用考虑进管道振动研究分析中,更能真实地反映输气管道的振动特性,对提高管道寿命、减少管道振动具有重要的参考价值。     

基于视觉的风洞支杆主动抑振方法

为了实现风洞试验中悬臂式支杆振动的有效抑制,获取振动位移作为直接反馈信号,提出一种基于机器视觉的风洞支杆抑振方法。首先,结合FPGA图像处理和DMA数据传输技术,提出一种基于Otsu阈值分割的视觉振动实时测量方法;其次,将视觉系统获取的实时振动信息应用到反馈控制中,提出基于视觉的风洞模型支杆抑振方法;最后,搭建试验平台,完成了试验。试验结果表明,该控制系统能够发挥较好的抑振作用,在俯仰方向上,使用激振和锤击2种方式进行试验,系统阻尼比可由0.007 2提高至0.040 4,激振法抑振后剩余振幅比例约为12.73%。试验结果验证了该基于视觉的主动抑振系统具有可靠性和有效性。     

板材安装机器人抑振阻尼系统研究

介绍板材安装机器人与板材干挂工艺,针对机器人提升门架结构的低频振动问题进行振动模态分析,并对幕墙安装精度影响最大的门架左右方向振动进行抑制。通过对实际工况的分析计算和测量,创建扶墙系统模型,设计阻尼抑振扶墙机构,并对其抑振效果进行仿真和试验分析,该机器人末端执行机构振动曲线显示,增加抑振结构可达到很好的减振目的。     

发动机配气机构传动系统的频率可靠性分析

根据发动机配气机构传动系统的固有频率与凸轮激振频率的差绝对值不超过规定槛值的关系准则,定义了配气机构传动系统共振的准失效状态,同时根据摄动理论和可靠性技术推导出参数为正态随机变量时的准失效概率表达式,提出了减小振动的可靠性分析方法。在此基础上,以发动机配气机构振动简化模型为例,分别以所提方法和可靠性分析的Monte Carlo法计算该系统的共振可靠度,数值结果进一步证明了所提方法的可实用性。该方法可用于分析振动影响程度,以避免配气机构的共振失效。     

配气台管路系统气固耦合振动特性分析

针对配气台管路振动问题,采用传递矩阵法和有限元模态分析法,建立管道系统振动频率的计算模型。运用MATLAB,ANSYS和AMESim软件分析计算,得到气柱固有频率、结构固有频率及扰动频率三者之间的关系,确定配气台管路振动的原因,并提出有效的解决措施。研究表明:由于扰动频率与管路内气柱低阶固有频率相近,激发配气台管路剧烈共振,通过增加阻尼孔板和增加管路支撑,改变了管路内气柱固有频率和结构固有频率,有效的解决了配气台管路共振问题。     

气液脉冲两相流耦合激振数值模拟与试验

提出了一种气液耦合激振方式,通过控制气路和液路交替产生的高压脉冲两相振荡流,利用其产生的激振力实现对液压系统管道内壁的污染物去除。首先,建立了高压脉冲两相流动力学模型,开发了气液脉冲两相流试验系统,利用Ansys Fluent模块进行数值模拟与仿真分析;其次,湍流模型采用k-ε二方程模型,气液两相流采用流体体积函数(volume of fluid,简称VOF)模型,用Simple算法对双流体控制方程组进行迭代求解,对气液脉冲两相振荡流的压力场、速度场及流态进行了分析;最后,采用压力变送器和数据采集卡对气液入口处不同流体压力下管道中部的混合流体激振压力进行测量,对实测压力信号进行滤波,并与数值模拟进行对比。分析表明:混合流体激振压力随着进气口和进油口流体压力的增大而增大,变化趋势与数值模拟基本吻合;在气液交替混合过程中,随着通气时间的增加,混合流体激振压力逐渐增大。数值模拟和试验研究揭示了气液脉冲两相流的动力学特性,为气液两相流激振的可控性提供了理论依据和试验基础。     

风洞模型主动抑振器的设计与实验

研究了风洞模型主动振动的抑制原理,并结合叠堆式压电陶瓷作动器的压电效应设计了一套并联式主动抑振器。首先,针对模型支杆系统及其动力学特征,分析了支杆抑振原理,提出了一种基于叠堆式压电陶瓷作动器的风洞模型抑振器。然后,构建了抑振器实时控制系统,针对其驱动位移滞后的特点,研究了基于PD调节器的控制方法。最后,搭建了地面实验平台,利用锤击法和激振法对抑振器进行了地面实验。实验结果表明:抑振器具有提高支杆系统阻尼的能力,对风洞模型在俯仰和偏航两个方向上的抑振效果明显,特别是俯仰方向上,抑制器工作后系统阻尼比可由0.009提高到0.092,抑振后剩余振幅比例约为25%。试验结果验证了该风洞模型主动抑振器的可行性与有效性。     

非线性能量阱在转子系统振动抑制中的应用

现代旋转机械需要结构简单且具有宽频抑振范围的抑振装置,因此研发了一种具有分段线性非线性刚度的非线性能量阱(Nonlinearenergysink,NES)。首先介绍了该非线性能量阱的结构和工作原理;其次分析了非线性能量阱的刚度和阻尼特性,并建立了转子-非线性能量阱系统的动力学方程;之后,采用数值方法分析了非线性能量阱在各向同性转子系统和各向异性转子系统中的振动抑制效果,并对其宽频抑振能力进行了验证;最后,建立试验系统验证了非线性能量阱的效果。研究结果表明,该非线性能量阱对于各向同性和各向异性转子系统都有很好的振动抑制能力,数值仿真最佳抑振率达到68%,试验最佳抑振率达到67%。     

电流变材料抑振机构动态性能测试与分析

电流变材料在振动控制中表现出优良的阻尼抗振性能,但由于电流变材料在振动结构中随振动幅度、振动频率和施加电场强度的变化,其动态性能表现出明显的差异,使控制模型难于准确制定。通过对含有电流变材料的抑振机构进行动态性能测试试验,获取在不同电场强度和不同激振频率下的迟滞曲线,并结合所建立的迟滞曲线数学模型将电流变材料在结构振动控制中所表现出来的动态性能分为牛顿粘性液体、屈服前弹性体、屈服前粘弹体、非线性体和屈服后粘性体,同时,分析了电流变材料不同动态特性出现的条件及其对整个结构动态性能的影响。这种试验分析方法为有效制定电流变抑振机构的控制策略提供了科学依据。     

基于弯扭轴综合振动混合模型的汽车传动系复模态分析及仿真研究

基于系统动力学与结构动力学相结合的建模思想,介绍汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模特点,并从轴类部件的结构动力学建模、斜齿轮副、轴承和轴系附属质量(惯量)的系统动力学建模和基于坐标变换的部件间联接三个方面,对汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模方法进行探讨,在该模型的基础上对传动系进行复模态分析,发现混合模型计算的前4阶模态的主要振动形式为扭振,且与系统动力学分支扭振模型计算的前4阶结果相差不大,从第5阶模态之后都是两种或三种振动形式的耦合;以起步颤振为对象进行仿真研究,发现传动系混合模型的仿真结果较分支扭振模型在颤振程度上稍有增强且特征频率近似相等,说明弯曲和轴向振动对起步颤振现象影响不大。     

高空悬缆振动的主动控制研究

长悬缆常用于大型建筑、机械的结构中,但其振动难于控制。该文以建筑用的高空作业平台为例,建立了高空悬缆在激励状态下的具体的动力学模型。利用BP神经网络对模糊控制规则记忆,设计了模糊神经网络控制系统。并对高空悬缆在该抑振方法下的振动进行simulink仿真以检验抑振效果。进一步进行了试验测试。结果显示,仿真中悬缆的振幅被削减了约72.4%,试验中悬缆的振幅被削减了约70%。两者结果基本一致,表明该抑振方法对高空悬缆具有有明显的抑振效果。     

基于振型假定的直线超声电机动力学模型分析

基于分析动力学的哈密顿原理,采用假定将纵弯直线超声电机压电振子的复杂振动在模态域内等效成单自由度系统的简单振动,建立了基于压电陶瓷诱发应变激振的超声电机压电振子的机电耦合动力学模型,通过实例计算验证该模型是较准确的,可以用于指导超声电机的结构优化设计和参数化分析.     

高压涡轮级间封严盘振动特性研究

航空发动机轮盘在工作过程中容易出现危险的共振情况,为了研究高压涡轮级间封严盘的振动特性,通过振动特性结果来分析判断轮盘的可靠性,对航空发动机高压涡轮级间封严盘进行有限元分析,并设计完成模态试验,识别出高压涡轮封严盘振动模态参数,比对模拟与试验结果之间的差别,讨论了边界条件对模态结果的影响。结果表明:所设计的模拟盘和转接段合理,数值计算与试验结果之间误差小于0.2%,可结合二者结果用于高压涡轮级间封严盘调频、减振和排故方面。     

基于气柱共振的往复压缩机出口管道减振技术应用

基于传递矩阵计算气柱固有频率,针对某单位往复压缩机出口管道以及空冷器的振动情况,研究了管道气流脉动的控制方法。通过对现场管道进行实际测量,建立管道气柱和机械的模型,找到了现场振动大的根本原因,并从气柱和机械2个方面分别进行减振措施,通过增加孔板和增大阻尼来改变其气柱和机械固有频率,现场施工后压缩机组出口管线和空冷器振动明显下降,表明改变气柱固有频率能够有效降低压缩机组出口管道和相应附件的振动,保护机组整体安全稳定运行。     

基于气弹耦合特征的风力机叶片优化设计

为提高风力机叶片气动结构性能,基于风力机风轮空气动力学及叶片结构动力学原理,选取叶片所处位置及扭转变形为自由度,在研究叶片摆振、摆振方向各阶振动模态的基础上,提出风力机叶片气动弹性耦合振动变形计算模型。基于风力机整机部件构成及输出功率特征,提出风力机叶片优化设计模型,对某5 MW风力机叶片的进行形状优化设计,通过对比分析优化叶片和原始叶片的输出功率及气弹载荷特性,验证优化叶片气动及结构性能的优越性。     

压缩机管道系统结构振动计算

压缩机管道系统的振动是一个急待解决的工程问题。本文根据压缩机管系的典型结构,研究了各管道元件对管系结构振动的影响;建立了系统结构振动的有限元法计算程序;详细探讨了力学模型的建立、激振力的计算、模态阻尼比和振型阶数的确定等问题;介绍了计算实例,计算结果与实测结果相当一致。     

基于磁流变阻尼器的机床液体静压导轨主动抑振方法研究

针对液体静压导轨在高速启停及变速瞬间切向振动的问题,将磁流变阻尼器应用于机床静压导轨切向运动方向的抑振.建立了系统单自由度振动模型,基于增量谐波平衡算法,以弧长作为控制增量研究了系统的动态响应.通过数值计算发现:磁流变阻尼器抑制静压导轨的振动是可行的;阻尼器控制电流由零逐渐增大时,振动系统幅频响应由硬特性向软特性转变,...     

带气膜阻尼悬臂平板的振动特性研究

针对航空发动机叶片振动疲劳损伤问题,建立了带振动能量耗散机制的气膜阻尼理论模型。将气膜内气体的流动分别等效为牛顿流体的流动和泊肃叶流体的流动,推导出气膜阻尼结构的阻尼比方程,研究了带气膜阻尼悬臂平板的振动特性。目的是为航空发动机风扇叶片气膜阻尼的结构设计提供理论依据和技术支撑。结果表明:泊肃叶流体能够考虑更多的振动能量耗散机制,计算得到的阻尼比要大于由牛顿流体得到的阻尼比;当平板振动频率比较低且流体附面层厚度的影响不能忽略时,气膜阻尼存在最优厚度;气膜的厚度、长度等几何尺寸对气膜阻尼的抑振效果有较大影响,在设计时应予考虑;气膜阻尼结构的安装位置不仅影响平板的抑振效果,而且改变了平板的共振频率。     

薄壁液压管道声振耦合分析

薄壁液压管道中,由于液体中声场和管道结构中振动波场的相互耦合作用而使得液体中的声能量通过管道损失。为了分析圆柱形液压管中的这种能量损失机理,本文基于阻抗导纳法研究液压管的声振耦合现象。从声波波动方程和圆柱壳的结构动力学方程出发推导了薄壁液压管的声振耦合方程。推导圆柱壳结构动力学方程时考虑了横截面的变形,这一点不同于以往的液压管的研究。为了验证推导的基于阻抗导纳法的声振耦合控制方程,用有限元方法和推导的阻抗导纳法模型分别计算了充满液体的圆柱壳的声振耦合响应,结果吻合较好,证明了推导的方法的合理性。     

冷连轧机垂直振动特性的有限元仿真分析

针对某厂2180mm六辊冷连轧机生产过程中因振动而引起的带钢表面振纹问题,从现场综合实测入手,分析了轧机异常振动时的振动信号,采用理论分析和有限元数值计算相结合的方法,建立了六辊冷连轧机机座系统三维有限元模型,对其固有特性进行仿真分析,探讨在外界激励下辊系的动态响应,计算得到轧机容易激发振动的主要频率。结果表明,仿真和实测数据吻合,能够准确地得出系统异常振动过程的各种响应状态,为进一步分析设备运行中存在的问题、提出抑振措施,提供了有力保证。