超高速空气电主轴动态特性的有限元分析

空气静压电主轴是高速精密数控加工机床的关键部件之一,其动态特性是影响高速数控机床的加工质量和切削性能的重要因素。然而,当前超高速电主轴的转速能达到几十万转每分钟,使其对振动变形的问题尤为敏感和重要。因此,研究电主轴系统的动态特性,对于改善电主轴的高质量性、稳定性和可靠性都有着十分必要的意义。围绕模态分析和谐响应分析来完成对主轴系统实际运作过程中的仿真分析,从而可以具体的得到主轴系统在不同载荷激励下的动态响应大小,确定整个电主轴结构的完善性,验证电主轴系统的稳定性。     

ATR发动机建模及特性分析

空气涡轮冲压发动机(ATR)是一种组合推进系统,来流空气经进气道激波之后,又经压气机再次压缩。由于转子系统的引入,ATR发动机的燃烧室—进气道相互作用及工作模态转换方式比冲压发动机更加复杂。为分析压缩系统的工作特性,以预冷式ATREX发动机为研究对象,利用尾喷管阻塞机制、涡轮—压气机匹配、燃烧室Rayleigh方程等建立非设计点稳态数学模型。计算给定飞行条件下,发动机压缩系统工作状态随燃料流量的变化过程,分析双压缩机制的耦合作用,得到ATR发动机工作特性的一般结论。     

薄壁件模态分析及铣削稳定性分析

薄壁件壁薄、刚性差,加工时易产生切削颤振,本文建立考虑刀具和工件刚度特性的薄壁件铣削动力学模型,根据不同刚度条件下系统的模态试验获取模型的系统动态性能参数。通过铣削加工试验进而获得模型的铣削力系数,并绘制出相关的切削稳定性极限图,设计切削试验模拟加工过程不同刚性条件,经试验验证,模型及极限图准确可靠。     

气体轴承特性模拟及实验验证

针对某30 kW微型燃气轮机用静压气体轴承,开展轴承刚度、承载力及轴系临界转速特征的数值与实验研究。通过离散化可压缩雷诺方程,采用数值迭代方法,获取轴承内气膜压力分布和气膜刚度特性;采用有限元方法,研究转子-轴承系统的模态特性与临界转速;在气体轴承支撑的微型燃气轮机试验台上,采用时域振动信号和不平衡响应曲线等振动测试分析方法,获取轴系的气膜临界转速特性。研究结果表明:研究的该静压气体轴承,其转速在30 000 r/min内动压效应相对于静压效应可以忽略;轴承气膜刚度随着偏心率增大而增大,但当偏心率超过0. 8时,由于出现"静态不稳定区域"导致气膜刚度下降。数值模拟和实验都证实了转子在6 000 r/min和9 000 r/min附近出现了由气膜刚度引起的锥动临界特征。     

大型风力机叶片全尺寸静力测试分析

本文以1.5MW风力机叶片为例,运用有限元软件进行风力机叶片静力测试模拟,提供静力测试数据的理论值。通过叶片静力测试采集数据,并按照规范的要求将测试数据与理论设计值进行对比分析,有效验证了设计与工艺结合的可靠性,通过了认证机构的认证。     

基于模态应变能的复合材料板层间损伤定位研究

应用基于模态应变能的损伤识别方法对复合材料层合板的层间损伤进行定位研究,并基于单元模态应变能变化率提出了改进的损伤指标。通过有限元软件方法模拟复合材料板层与层之间的损伤(如残留气泡等缺陷引起的损伤),提取受损模型的各阶模态振型,将改进的单元模态应变能变化率作为复合材料层合板的损伤定位指标。通过有限元数值模拟,验证了模态应变能方法在复合材料层合板定位层间损伤的有效性,从而在保证损伤定位精度的前提下,大大减小后期分析的工作量。     

面向增材制造的火箭直属件轻量化设计研究

由于金属增材制造技术的飞速发展,为复杂结构的制造和设计提供了条件,而拓扑优化作为一种先进的计算方法为轻量化设计提供了新的思路,能有效降低结构重量。为了降低火箭消极质量,在保证整体性能不受影响的条件下,对结构部组件进行轻量化设计很有必要。本文以火箭发动机支架为研究对象,面向增材制造,以实体变密度法为理论指导,以结构柔度最小化和固有频率最优化对模型进行多目标拓扑优化,经多个方案迭代,最终以重建模型质量降低34%达到轻量化设计目标。该优化方法对火箭部组件结构设计起到一定参考作用。     

车体刚强度结构优化对连发武器射击精度的影响

为减小射击时车体振动对车载连发武器射击精度的影响,建立了某轮式车辆车体有限元模型,对火炮典型射击工况下车体的受力进行了分析,以提高车体结构刚强度为优化目标,在车体后方横向增加变截面梁来改进相应的薄弱结构。车体改进前后的模态测试与射击试验结果表明,经过车体结构优化可有效改善整车环境下对射击精度影响较大的身管一阶模态频率,5连发射击时的射击精度得到有效提高。     

制造公差对e型弹条模态频率的影响分析

从弹条制造公差与固有振动特性之间的关系出发,通过有限元分析了制造误差对弹条在自由状态和组装状态下的模态特征及其变化关系.计算结果表明:在制造公差影响下,0 Hz～2000 Hz范围内Ⅲ型弹条在自由状态和组装状态下分别具有四阶模态和两阶模态;Ⅲ型弹条在制造公差范围内的同阶振型相同,频率以一定规律变化;在制造公差范围内,Ⅲ...     

ESMD在关中西部径流周期、突变分析中的应用

研究河川径流的演变规律,可为水利工程的调度运行提供科学依据,对区域防洪抗旱具有重要意义。文章利用极点对称模态分解法(ESMD),结合小波变换及T检验对关中西部的渭河、千河、漆水河、石头河年径流的周期、突变特征进行了分析,并与已有研究成果进行了对比分析。结果表明：渭河、千河、漆水河、石头河年径流分别存在19.8、14、22.7、23.3a的大周期,漆水河存在11.3a的小周期,其他3条河流均存在7～8a的小周期;渭河在1986年出现突变,另外3条河流在1990—1991年出现突变;ESMD可用于关中西部非线性非平稳年径流的周期、突变分析。分析结果可为研究区4个水库的兴利调度提供依据。