拖缆涡激振动特性分析

建立了拖缆振动模型,对拖缆流场进行了仿真分析,预报了拖曳过程中拖缆的振动情况,通过对不同工况下的涡激振动特性进行对比,得出拖缆涡激振动的规律。     

自由悬挂分段式柔性立管涡激振动试验

在拖曳水池中进行自由悬挂分段式柔性立管涡激振动试验,通过改变拖车速度拖动立管产生不同流速,研究分段式立管动力响应规律。基于模态分析方法,分析立管应变响应、主导频率和位移响应等参数,并对典型管节动力响应规律进行讨论,研究自由悬挂分段式柔性立管涡激振动作用机理。研究结果表明：自由悬挂分段式柔性立管在涡激振动影响下发生不同程度的扭转,且约化速度越大,其影响程度越强,拖曳力对自由悬挂分段式柔性立管横向振动响应的影响不容忽视;立管中下部位置在涡激振动作用下呈现明显的模态竞争现象,低约化速度下,不同于常规边界条件（两端铰接或两端固支）下柔性立管涡激振动两方向主导频率呈双倍关系,出现两方向主导频率一致现象;立管横向位移振幅变化趋势与顺流向相反,顺流向模态转换区间滞后于横向,导致未在同一约化速度区间内发生模态转换。     

不同端板条件下的圆柱涡激振动试验

以涡激振动海流能利用为工程背景,在流速范围为0~0.75m/s的自循环水槽中开展了直径为6cm的单自由度圆柱涡激振动试验研究,分析了5种不同形状端板、7种不同尺寸矩形端板条件下圆柱涡激振动的响应规律,提出了适用于能量利用的端板形状与合理尺寸。研究结果表明:5种端板中最有利于能量利用的为矩形端板,最不利的为无端板;矩形端板圆柱的振幅和频率为无端板圆柱的1.38倍与1.25倍;利于增强振动的矩形端板顺水流方向长度应控制在1.5~2倍圆柱直径范围内。     

基于FBG传感技术的立管涡激振动过程分析

为深入研究光纤光栅传感技术在海洋立管涡激振动测试中的适用性,在风-浪-流联合水槽中进行均匀来流下立管涡激振动试验。数据测试采用光纤光栅传感器,同时采用动态电阻传感器作为对比。通过改变多级外流流速,对比分析基于两种传感技术的立管涡激振动过程差异。同时基于光纤光栅传感技术采集应变数据并结合频谱分析及模态理论,研究立管振动的主导频率、幅值及模态响应等振动特性。研究结果表明,光纤光栅传感技术对海洋立管的涡激振动测试性能优越,能够准确体现立管的应变时程、振幅以及主导频率等振动特性,清晰反映伴随流速进程的立管模态特征及涡激振动过程,同时由模态响应和涡激振动过程分析发现立管锁频区间的产生具有瞬时性及自激性规律,这对海洋立管的模型试验与工程设计具有较大的参考价值。     

多级降压调节阀流激振动特性分析

分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围.利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率.将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性.分析得出:随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且...     

磁力增强涡激振动压电俘能器仿真及实验

为了提高低流速水流环境的俘能特性,基于涡激振动原理和压电振动能量采集技术,提出一种磁力增强涡激振动俘能器。该俘能器由压电层合悬臂梁、尾端圆柱绕流体和磁铁组成。首先,通过流?固?电耦合有限元仿真,分析了无附加磁力涡激振动压电俘能器的俘能特性,可知其低流速环境下俘能效率较低;其次,搭建流致振动俘能器实验平台,研究了磁力增强俘能器的俘能特性。实验结果表明：在横斥纵吸磁铁布置情况下,压电俘能器结构的固有频率较低,在较低流速下更容易起振,且达到涡激共振所需的流速范围较低;在磁场力的作用下其振动变形较大,输出电压较高,振动频带较宽;当水流流速为0.5 m/s时,磁力增强压电俘能器的输出功率均方根值达到120 μW,较无附磁情况的压电俘能器提高了57.8%,这表明横斥纵吸附磁式涡激振动压电俘能器在较低流速流场环境中具有更高的俘能效率。     

大型压裂泵车车架实验应变模态分析方法研究

为解决某大型压裂泵车作业过程中存在的振动异常现象问题,将应变响应的随机状态空间模态识别技术应用到整车振动分析中。开展了实验应变模态分析,建立了振动应变响应与车架振动特性之间的联系,提出了消除整车振动剧烈的方法。以泵车压裂作业下三缸泵振动为激振源,进行了该大型压裂泵车车架振动试验,得到了车架在实际约束下的前六阶模态频率。研究结果表明:利用应变响应的随机子空间法可以较好地识别出约束状态下车架的固有频率;车架在实际约束状态下低阶固有频率在1.79 Hz~32.1 Hz之间,该频率与三缸泵激振频率存在重合区,是引起整车振动异常的主要原因。     

高雷诺数下海底悬跨管道绕流数值模拟

海底悬跨管道所处工作环境恶劣,失效形式多样,涡激振动是导致其疲劳破坏的重要原因。为研究不同悬跨间隙比和海底流速对悬跨管道涡激振动强度的影响规律,利用Fluent软件进行了实管径高雷诺数下的二维绕流数值模拟,得到涡旋脱落形态,升力和阻力系数变化曲线。结果表明:海底悬跨管道的升力系数幅值和阻力系数均值随间隙比增大而减小,最后趋于稳定。在小间隙比情况下会出现因管道底部流速增大引起管道两侧升力极值不相等的现象;随海底流速的增加,升力系数幅值和阻力系数均值呈先增后减的趋势,规律与常规圆柱绕流一致;升力系数频率随速度增加而增大,受间隙比的影响较小。工程实际中,海底管道的铺设要尽量避免海流流速高和悬跨间距大的水域,对危险悬跨区段应设置涡激抑制装置。     

压电应变传感特性的理论分析与实验研究

提出了一种通过测量动态应变实现工程中低频振动监测的方法.在对动态应变压电传感特性进行理论分析的基础上,对压电传感元件在不同激振频率下(0.1~40.0Hz)的动态响应进行了实验研究,实验给出了较好的测量精度.结果表明,压电传感元件灵敏度高、频响范围宽、响应时间快,符合工程中低频振动测量的要求.     

液压脉振注射机塑化过程螺杆动态特性分析

采用液压激振力为驱动力的运动机构方法,将脉动压力引入到注塑成型熔融塑化整个过程。简介了塑化部分结构,分析了螺杆在动态塑化时的轴向受力状况,利用集中质量的方法建立了塑化过程广义螺杆轴向动态响应的物理和数学模型,研究了此种振动装置在塑化过程中螺杆的动态响应。结果表明,在工作频率范围内,随着振动频率增大,螺杆响应振幅减小,低频率激励的振幅放大系数高于高频率激励振幅放大系数,实验结果与理论分析相一致。     

流致振动差压式测振装置的研究

为解决管束流致振动试验中,现有接触式振动测量方法的应用局限性,提出一种基于测量受激对象换热管两侧压差脉动频率原理的测振装置,即差压式测振装置。差压式测振装置解决了传统接触式传感器对换热管外部流场的干扰问题以及安装空间受限的问题。为了验证差压式测振装置的有效性,分别进行了单管和换热管束两类流致振动测试试验。试验结果表明,差压式测振装置能在复杂的流动环境中准确捕捉到换热管受到的各类激振形式的频率,而且单管流致振动试验结果表明差压式测振装置所测得的周期性涡激振动频率与理论值偏差在5%以内。因此,差压式测振装置的研制与应用对于流致振动试验的测试以及换热管振动的长期监测均有很重要的意义。     

岸边起重机圆截面杆件涡激振动控制结构模拟实验研究的改进

岸边起重机的圆截面杆件容易发生风致振动,风致振动的主要表现形式为横风向的振动,其中以涡激振动为主,强烈的风振能引起杆件两端节点板应力集中部位的疲劳开裂.笔者针对这一现象,用实验方法重新模拟了圆截面杆件的风致振动,并采用不同肋高、不同头数的螺旋条肋和不同高度的不间断条肋进行抑振,同时对多种布置方式下的实验结果进行对比,最终提出一些改进抗振措施的建议.     

基于毫米波雷达的桥梁索杆振动检测及自动控制

在多因素耦合作用下桥梁结构会产生振动,以毫米波雷达技术为测量手段,提出桥梁索杆振动检测及自动控制方法。分析在恒载作用下桥梁索杆静止状态与振动状态的应变能,结合动能、势能和恒载做功等建立索杆平面内与平面外的振动特征描述方程。通过发送多周期连续毫米波雷达探测信号,取得同周期回波信号。根据回波信号与对应瞬时相位得到单频差拍信号及瞬时相位,检测出索杆振动幅值。利用半正定矩阵和正定矩阵等函数,建立令振动幅值达到最小值的桥梁索杆振动自动控制模型。实验结果表明,所提方法检测精准度较高,自动控制效果较好,并有效抑制了振动幅度,具备良好的应用性能。     

基于有限元法的某机载雷达频综器减振设计

基于有限元分析方法,对某机载雷达频综器进行减振设计。通过模态分析、随机振动分析分别得到频综器的固有频率、整体应力水平和载机环境下振动敏感位置的振动响应。基于分析结果和减振理论,确定减振系统需要的系统固有频率和振动传递率,并据此进行隔振器的选型。通过试验对所选隔振器的减振性能进行了评估,验证了减振设计的可行性。     

水下监测平台系泊缆冲击张力的数值模拟

针对水下监测平台系统在水流作用下的动力响应及系泊缆的冲击张力问题,基于Hopkinson冲击载荷理论,考虑系泊缆的垂度效应,采用等效弹性模量法修正了系泊缆拉力和弦向作用力之间的差异,建立了水下监测平台浮体和系泊缆在碰撞及稳定运行过程中的系统动力学模型.利用水力学理论和海洋工程结构力学理论对其进行求解,研究了在受到冲击及冲击结束后系泊缆的受力特性和平台的运动特性.针对具体算例和水文环境进行计算.计算结果表明,在水流的作用下,浮体会产生较大的垂荡和横荡位移,横荡位移很快趋于稳定,垂荡位移由于水流涡激升力的影响会产生振动.由于浮体和系泊缆间冲击的存在,以及水流涡激升力的影响,系泊缆在松弛-张紧转变过程中,其张力产生较大的变化.     

Modeling and analysis of steady-state vibration induced by backlash in servo rotary table

Backlash cannot be always avoided in mechanical systems because of wear or looseness. Steady-state vibration may be induced by backlash in closed loop feed drive systems. This paper presents a mathematical model of a servo rotary table, considering the effect of backlash. The accuracy of this model is verified by an experiment. The influences of the parameters, such as position controller gain, velocity controller gain, load and the magnitude of backlash, on steady-state vibration are discussed. The steady-state vibration amplitude increases with the position controller gain, load and the magnitude of backlash. The steady-state vibration frequency increases with the position controller gain and the velocity controller gain, while an increase in load leads to a decrease in the frequency.     

振频法索力监测中自振频率的频谱倍增方法

利用振频法对索力进行长期在线监测时,为高效准确地自动识别拉索的自振频率,就必须避免拉索随机振动信号的非平稳性和频谱微弱等不利条件,减小随机噪声及干扰.根据斜拉索振型的特征,提出频谱倍增法:对单组振动信号频谱幅值进行m次数组乘积,或者对m组相邻频谱幅值进行一次数组乘积;并通过理论分析证明了该方法能够将信噪比至少提高m倍,是常规累加平均法的(√ˉm)倍.以重庆马桑溪长江大桥斜拉索为研究对象进行现场对比试验,分别采用频谱倍增法和累加平均法进行自振频率的自动识别,倍增法基频识别结果误差减少至4％以内,且识别效率提高了5～10倍.试验结果表明:倍增法不仅提高了识别结果的精度,还缩短了识别所需的时间,提高了识别效率.     

岸边起重机斜撑端部约束形式的改进对其共振风速的影响

岸边集装箱起重机的圆截面斜撑杆很容易发生风致振动，其中横风向振动的主要形式为涡激振动。其共振风速和杆件自身的自振频率有很大关系。笔者主要分析计算了岸边集装箱起重机的圆截面斜撑杆在理想状态、实际使用状态及改进约束形式后的自振频率与相应的共振风速，通过对比不同约束状态下的自振频率及共振风速的变化情况得出结论，该结论可供实际设计时参考。     

弹性体线接触副的非线性振动研究

从弹性体线接触振动理论出发,建立了弹性体线接触的非线性振动模型,然后依据该振动模型分析了弹性体线接触振动的非线性特性。建立非线性振动模型时既考虑了滚子与滚道间的Hertz弹性变形,又考虑了弹性流体动力学润滑。理论分析和试验证明,在径向载荷作用下,弹性体线接触副的非线性振动特征明显,表现为第一基频的频率略有减小,振动幅度明显增大,振动向第一基频集中。