基于附加质量的试验模态振型质量归一化

针对桥梁结构试验模态振型的质量归一化,探讨了基于附加质量的试验模态振型质量归一化法,给出它的4种方法。以通扬运河大桥和张家港河大桥的有限元模型为对象,对4种方法计算质量归一化因子的精度,以及质量块的数量和质量、传感器数量、模态振型误差、质量块质量的误差对精度的影响进行了仿真研究。仿真结果说明了基于附加质量的试验模态振型质量归一化法的可行性和可靠性,在实际工程应用中可实现桥梁各阶试验模态振型较高精度的质量归一化。     

沉没辊湿模态分析与试验研究

准确分析热镀锌线沉没辊的湿模态固有频率对该类部件的设计和振动控制具有重要意义。对沉没辊进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型合理。进一步对比试验和仿真结果表明,当沉没辊浸没水中,整体模态频率降低,且不同阶数的固有频率的降幅相差较大;前7阶中3阶模态与轴端约束无关。在此基础上,采用有限元方法分析沉没辊的壁厚、辊身长和外径对固有频率的影响,结果表明:随着的壁厚的增加,固有频率值成线性增长;随着辊身长度和外径的增加,固有频率值均会降低,但不同的振型降幅会不同。     

热镀锌沉没辊装置振动固有特性影响因素研究

为研究沉没辊装置振动固有特性的影响因素,采用有限元技术,开展了沉没辊装置的湿模态和预应力模态分析,分别研究了流体密度、带钢断面及其张力等因素对沉没辊装置振动频率的影响程度及规律,并分析造成频率差异的原因。结果表明:沉没辊装置在锌液中振动时的频率比在空气中减小24.4%~58.8%,且频率随着流体密度的减小而增大;沉没辊装置在带钢断面及其张力等预应力作用下的固有特性影响很小,但一些具有不对称性的振型会减少轴承的工作寿命。     

实测模态参数在水下航行器附加质量识别中的应用

针对水下航行器在流体中由于流固耦合所产生的附加质量问题，在用高等流体力学对附加质量进行描述的基础上，利用模态参数识别理论，提出了根据实测模态参数来识别水下航行器附加质量的方法。该方法不但可以计算总的附加质量，而且可以计算其分布情况。     

附加电场辅助纳秒激光微孔加工试验研究

针对激光微孔加工过程中出现的熔融物质再沉积、微孔锥度大以及存在热影响区等问题,采用波长为355 nm的UV纳秒激光对紫铜表面进行附加电场微孔加工研究.经过试验分析,样品表面的沉积物主要是回落的飞溅颗粒,故而设计附加电极装置,通过附加电场辅助纳秒激光微孔加工来减少表面沉积物,以提高材料表面的微孔质量.试验结果表明,附加电场下微孔入口直径和出口直径均增大,锥度减小,并且随着附加电场强度的增加,微孔锥度减小,样品表面的沉积物减少.当电场强度为150 kV/m时,样品表面的沉积物明显减少,沉积区域直径减小率可达38.2％.     

考虑稀薄气体有效黏度的微轴承弹流润滑研究

气体稀薄效应和轴瓦弹性变形对微流体设备中气体微型轴承润滑特性影响显著。根据Veijola提出的稀薄气体有效黏度模型,采用有限元法建立柔度矩阵计算轴瓦表面弹性变形量,并推导考虑有效黏度与弹性变形影响的修正Reynolds方程。通过联立求解超薄气膜润滑修正Reynolds方程、稀薄气体有效黏度方程和三维轴瓦弹性方程,分析轴瓦弹性模量、气体有效黏度、轴承结构参数以及扰动频率对其静动态特性的影响。结果表明：气体稀薄效应显著降低了微型轴承的承载能力;微型轴承的承载力随偏心率和轴承数的增加而增大;增加轴瓦柔性可提高微型轴承的承载能力和摩擦因数,而考虑气体有效黏度的弹性微型轴承承载力和摩擦因数较小;相比刚性表面微气体滑动轴承,轴瓦弹性模量的减小显著增加了动态刚度系数且降低了微型轴承的直接阻尼系数,而考虑稀薄效应引起的气体有效黏度效应降低了轴承直接刚度的同时增加了直接阻尼系数。     

附加阻尼对巨—子型有控结构的振动控制特性分析

建立随机脉动风载下巨-子型有控结构(meg-sub-controlled structure, MSCS)的动力方程;基于复模态理论, 推导MSCS在随机风载激励下的协方差函数、位移及加速度响应功率谱和均方响应表达式;讨论附加阻尼对MSCS振动控制特性的影响.计算结果表明,巨-子型有控结构的振动控制效果对附加阻尼非常敏感,随附加阻尼取值的变化形成三个不同的控制机理区域;选取合适的附加阻尼, 可以改善结构的控制效果,给出合理的参数选取范围.其控制特性分析可为该新型结构的振动控制、抗风分析和结构设计提供依据.     

盘式制动器非线性模型的复模态分析及改进

采用复特征值分析方法对某车盘式制动器多自由度非线性模型制动噪声进行复模态分析和试验验证。应用振型、频率等指标分析不同摩擦因数(0.20~0.65)的制动噪声。采取制动块背板铆接消音片和沿其半径倒角RJ10的改进措施,并进行改进前、后的对比研究。结果表明,摩擦因数对系统固有频率影响不大;摩擦因数减小,制动器不稳定模态数量减少,不稳定系数下降。改进后的制动器不稳定模态数量减少,不稳定模态实部显著减小,模态稳定性提高,制动噪声产生度降低,NVH性能得到改善。     

方向性微孔对润滑状态转化的影响

基于平均流量模型和微凸体接触模型,研究混合润滑状态下织构表面的摩擦特性,通过数值求解得到Stribeck曲线,分析法向载荷、润滑油黏度、表面粗糙度、方向因子和倾斜角对摩擦因数及名义摩擦副间隙等摩擦性能参数的影响规律。结果表明：混合润滑条件下,随着载荷的减小或润滑油黏度的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,混合润滑转变为流体润滑时的临界转速降低;随着表面粗糙度的增大,摩擦因数和名义摩擦副间隙均增大,临界转速升高;随着倾斜角的减小或方向因子的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,并且倾斜角越小,临界转速越低。     

带附加气室空气弹簧动态特性仿真与试验研究

为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,运用有限元分析方法,基于R1A型自由膜式空气弹簧,建立了带连接管路附加气室空气弹簧有限元模型,对有限元模型进行动态特性的数值仿真,分析连接管路管径、附加气室容积、初始气压对空气弹簧刚度随频率变化的影响规律,结果显示:较大管径和低频率可获得较小的空气弹簧动刚度;随着附加气室容积增大,系统动刚度降低其变化幅度亦趋于平缓,继续增大附加气室容积对降低系统动刚度效果不明显;空气弹簧的刚度随初始气压的增加而变大,并通过动态特性试验验证了有限元模型的正确性。     

流固耦合作用下空间导叶式离心泵叶轮湿模态分析

研究流固耦合作用下流体机械叶轮的湿模态分析,对避免水泵共振和保证水泵的安全运行具有重要意义。本文以某空间导叶式离心泵为研究对象,运用ANSYS Workbench软件,研究了叶轮部件在空气和水环境中的干湿模态特性,分析了流固耦合作用对叶轮部件固有频率和模态振型的影响。同时,结合流体机械动静干涉的原理,讨论了离心泵叶轮的共振特性与原因。研究表明:在水体附加质量和附加阻尼的作用下,叶轮各个阶次的固有频率大幅降低,模态振型的幅值受到水体的抑制作用有所降低;水环境下叶轮降低的固有频率与激振力频率不再相近,进而抑制了叶轮共振模态的激发;叶轮在不同流体环境下的固有频率与流体声速密切相关,声速越低,固有频率越小。     

带附加气室空气悬架的综合性能优化

以带附加气室的空气悬架为研究对象,基于流体力学与工程热力学,建立空气弹簧-连接管路-附加气室数学模型;考虑到空气弹簧刚度的非线性,将其以空气弹簧非线性力的形式引入到1/4车辆动力学模型中;以寻求车辆乘坐舒适性、轮胎接地性与操纵稳定性的综合性能最优为目标,对典型工况下的附加气室容积与减振器阻尼进行寻优。优化结果表明,悬架的综合性能、乘坐舒适性得到改善,轮胎接地性与操纵稳定性略有降低。台架试验与仿真结果基本吻合。     

基于CFD的起重船水动力系数数值模拟

利用CFD方法计算了起重船船体垂荡、横荡和横摇运动的附加质量与附加阻尼。讨论了滑移面和流场的混合网格模型应用。进行了船模静水横摇试验,测量了起重船体横摇运动的附加质量与附加阻尼,比较了试验结果与数值计算结果,对起重船水动力系数的理论预报做了有益探讨。     

表面织构形貌参数影响润滑性能的三维CFD分析

为研究在流体润滑条件下,表面微织构形貌参数对润滑性能的影响,建立考虑空化效应的单织构三维计算模型。用CFD方法模拟织构在不同深度、面积密度和表面形状条件下,油膜承载力、摩擦因数和压力分布的变化情况。结果表明:随着织构深度(面积密度)的增加,油膜的承载力先增大后减小,摩擦因数先减小后增大,即织构存在最优的深度和面积密度使得流体动压润滑性能最优;随着上壁面滑移速度的增大,织构的最优深度有减小的趋势,而最优面积密度趋于稳定;设计具有汇流作用的织构表面形状可以提高油膜的承载力,且速度越大,改善润滑的效果越明显。     

结构损伤检测的一种改进附加质量方法

提出一种改进的附加质量方法用于结构的损伤检测中。通过在结构的某些部位处附加已知的集中质量块,测量得到附加质量系统的低阶模态,将这些新的模态及原结构的模态联合起来,通过频率灵敏度和柔度灵敏度建立损伤识别方程求解损伤参数。以一个二层的框架结构为算例,对所提的改进附加质量方法进行验证。研究结果表明,仅需要测量原结构和附加质量后结构的少数低阶模态信息,即可以比较准确地检测出结构的损伤,说明附加质量方法的可行性。     

内置式减振镗杆减振性能分析

为了提高镗孔过程中镗杆的稳定性,基于动态减振理论,对内置式减振镗杆的相关参数进行了优化设计,分析了内置式减振镗杆的动力学模型。采用有限元软件对减振镗杆进行了耦合分析。讨论了减振密度、阻尼系数和支撑刚度等参数对镗杆稳定性的影响规律,获取了减振镗杆最佳稳定参数。分析了减振密度、阻尼系数和支撑刚度等参数的频域特征。结果表明:减振镗杆的1阶频率在320 Hz时,随着减振器密度的增加,减振镗杆刀尖径向最大振幅降低;随着阻尼液的阻尼系数和橡胶的支承刚度增加,镗杆的振幅呈现为先减小后增加的变化趋势,试验和仿真结果为减振镗杆的实际应用提供了理论依据。     

共固化缝合阻尼复合材料的动力学性能

为了研究共固化缝合阻尼复合材料（co?cured stitched damping composite,简称CSDC）动力学性能,建立了CSDC方形板的有限元模型,用有限元数值模拟方法研究了CSDC的动力学性能,通过试验与模拟数据的对比验证了模拟方法的有效性。在验证有限元模拟模型基础上,得出结论：随着针距或行距的增大CSDC方形板的1阶模态频率减小,一阶损耗因子增大;阻尼层厚度增加,CSDC方形板的1阶模态频率与模态损耗因子增大;CSDC方形板中的总阻尼层厚度相同,增加结构中的阻尼层数目,可以有效增大结构的模态损耗因子。该结果的实际意义在于可以通过改变共固化缝合阻尼复合材料结构的参数来避免共振现象,为CSDC广泛应用奠定基础。     

水下结构物二次就位计算分析

由于轧机的水平振动对板带质量影响很大,为减小水平振动、提高板带质量,文中通过四辊冷轧机的工作机构模型,建立了新的水平非线性动力学模型;根据多尺度法,求得系统的频响方程,并通过MATLAB对其进行了仿真。仿真结果表明:主共振振幅随着工作辊水平方向的线性阻尼和垂直方向激振力波动值的增大而增大,非线性阻尼、线性刚度、非线性刚度和垂直方向激振力均值的增大而减小;工作辊和支承辊之间的偏心距越大,共振区越大,共振峰值越小。     

四辊冷轧机水平非线性主共振分析

由于轧机的水平振动对板带质量影响很大,为减小水平振动、提高板带质量,文中通过四辊冷轧机的工作机构模型,建立了新的水平非线性动力学模型;根据多尺度法,求得系统的频响方程,并通过MATLAB对其进行了仿真。仿真结果表明:主共振振幅随着工作辊水平方向的线性阻尼和垂直方向激振力波动值的增大而增大,非线性阻尼、线性刚度、非线性刚度和垂直方向激振力均值的增大而减小;工作辊和支承辊之间的偏心距越大,共振区越大,共振峰值越小。     

微极流体对错位轴承的润滑性能研究

错位轴承比普通径向轴承表现出了更好的性能,因此对错位轴承的静态性能和动态性能的研究具有重要意义。推导了微极性润滑时错位圆和错位椭圆轴承的动静特性方程,采用有限差分法计算微极错位圆和错位椭圆的静特性,同时采用偏导数法计算其动特性,研究耦合数和特征长度对轴承性能的影响。结果表明：随耦合数增大,错位圆和错位椭圆轴承承载力和摩擦力增大、摩擦因数减小、刚度系数和阻尼系数绝对值增大,轴承稳定性提高;随特征长度增大,错位圆和错位椭圆轴承承载能力和摩擦力减小、摩擦因数先减小再增大、刚度系数和阻尼系数绝对值减小,轴承稳定性降低;相比于牛顿流体,微极流体的承载力更大,摩擦因数更小;微极流体会加大轴承的阻尼系数和刚度系数的绝对值,并且会提高轴承的稳定性;与错位圆轴承相比,错位椭圆轴承承载力大、摩擦力大但是摩擦因数小、稳定性更好。