纵轴式掘进机垂直振动模型及座椅舒适性分析

为了研究纵轴式掘进机截割时的垂直振动情况和司机的舒适性,建立了掘进机整机-座椅的阻尼减振模型,以国际标准ISO 2631作为舒适性评价指标,在掘进机横扫和钻进2种典型工况下,分析了座椅系统的刚度-阻尼参数特性,确定其最优匹配关系;对比研究了3组刚度-阻尼参数配置座椅(Ⅰ组—原刚性座椅参数配置、Ⅱ组—"稍有不适"参数配置和Ⅲ组—"无不适感觉"参数配置)的振动耗散能力。结果表明:刚性座椅Ⅰ的垂直加权加速度均方根大于0.8,司机主观感觉为不舒适,与试验结果吻合;在限定座椅共振频率条件下,当座椅刚度系数大于7×105N/m,座椅阻尼系数大于3.4×104N·s/m时,2种工况下座椅垂直加权加速度均方根小于0.315,司机主观感觉为无不适感觉。相比刚性座椅Ⅰ组,阻尼座椅Ⅱ组和Ⅲ组的垂直加速度均方根分别降低了35.7%、50.9%(横扫工况)和38.7%、54.9%(钻进工况),频响峰值分别降低了73.8%、92.4%(横扫工况)和74.9%、92.8%(钻进工况),说明司机阻尼座椅的舒适性得到了很大改善,2种工况下的振动耗散能力接近,且与参数匹配结果一致。对截割力和座椅响应的频域特性分析发现,截割力一阶频率为1.66 Hz,与座椅响应的峰值频率1.65 Hz接近,是影响司机座椅舒适性的主要载荷成分,这些分析结果可为掘进机高性能阻尼座椅的动态设计和优化提供参考。     

考虑热力耦合的橡胶减振器阻尼特性

针对橡胶减振器在热力耦合减振过程中的温度和阻尼特性的变化进行分析,引入大应变黏弹性本构模型描述橡胶材料的非线性变形和黏弹性行为。对橡胶材料进行静态试验拟合得到超弹性本构模型系数,进行动态机械分析获得材料的储能模量时程曲线和损耗因子时程曲线并拟合得到Prony级数系数。假设生热率为非弹性变形产生的能量,对模型施加边界条件和热对流边界,基于热力耦合理论对有限元模型进行分析。结果显示:模型中心温度最高,并由中心向边缘逐渐降低;不同频率下的表面温度与试验值较为接近。由于非弹性效应橡胶减振器结构动刚度和损耗因子均有损失。初始耗散能随频率增大而明显增大,随温度升高缓慢减小;最终耗散能对频率和温度变化不敏感,趋于稳定。     

特种车辆叉臂式座椅刚度-阻尼特性及舒适性研究

为掌握特种车辆叉臂式座椅的刚度-阻尼特性,建立了叉臂式座椅动力学仿真模型,对其D级路面条件下不同车速(5 km/h、15 km/h、25 km/h、35 km/h)的时频响应进行了分析;以ISO2631-1:1997规定的加权加速度均方根值为指标,讨论了不同的刚度-阻尼系数匹配下的座椅舒适性;同时开展了实车验证实验。结果表明,不同车速下座椅的垂直加速度响应呈随机非平稳特性,且车速越大,座椅振动加剧;各个车速下座椅前两阶模态频率集中在3 Hz～10 Hz,包含人体敏感频段,乘坐舒适性较差;实验结果与仿真舒适性评估结果接近,验证了仿真模型的正确性。为特种车辆座椅全路面舒适性的刚度-阻尼参数多目标匹配优化及工程应用提供参考。     

变阶分数阶微分方程的数值解法综述

近年来,分数阶微积分作为一种工具已经被广泛应用于工程中的各个领域.较常阶分数阶微积分算子而言,变阶分数阶微积分算子能够更加准确地描述复杂系统的物理特性,变阶分数阶微积分建模作为一个强大的数学工具,为工程建模提供了便利.在前人优秀研究成果的基础上,结合近几年的国内外相关学者的研究成果对变分数阶微积分方程的研究作全面的综述.以变阶分数阶微分方程、变阶时间分数阶对流-扩散方程、变阶分数阶反应-扩散方程、变阶分数阶积分-微分方程和时滞变阶分数阶微分方程为主要研究对象,从变分数阶微积分算子的相关定义、模型、数值解及在工程中的相关应用等几个方面进行介绍.研究发现,近年来的算法多集中在多项式算法的基础上,通过构建不同的运算矩阵来实现变阶微分方程到代数方程组的转换.该综述可为相关领域的研究学者提供参考.     

大型风力机叶片三维建模及模态分析

对大型风力机叶片开展了三维建模和模态分析。先确定叶片几何参数,再将其翼型平面坐标转换为空间坐标,并通过Proe生成叶片三维几何模型。采用模态提取方法 Block Lanczos法对叶片进行模态分析,得出了叶片的前10阶模态,结果显示叶片的主要振动形式为挥舞和摆振,有较强的抗扭转能力,设计中应加强叶片的弯曲刚度。这为大型风力机叶片的设计和优化提供参考。     

核电起重机起升故障动态特性研究

根据核电起重机起升机构的特殊构造,建立了核电起重机在吊重离地起升发生断绳故障时机构与桥架结构耦合的弹性多体动力学模型。考虑到2套独立构造、同步驱动吊钩升降的起升卷绕系统的均衡杠杆两端,正常设置受压缓冲装置或假设去掉缓冲装置这2种情况,用Matlab\Simulink工具箱对1根钢丝绳突然断开的故障状态进行仿真对比,验证了核电起重机起升机构设置缓冲减振装置的优越性,其使作业突发故障时机构和主梁结构的振动得到减缓和控制,提高了核电起重机的故障作业安全性。     

隔振硅橡胶Maxwell分布阶本构模型及其冲击力学行为特性

为精确描述隔振硅橡胶冲击力学行为,基于高应变率下硅橡胶呈阶段性力学响应,且分数阶Maxwell模型中阶数α可体现材料粘弹性分布,将阶数α分布取值,构建了Maxwell分布阶本构模型.采用SHP B技术开展了高应变率下的隔振硅橡胶冲击力学性能实验,对模型进行验证.结果表明:高应变率下隔振硅橡胶的应力?应变实验曲线可分为4个阶段,即弹性阶段、软化阶段、硬化阶段和失效阶段;随应变率的增大,屈服应变、屈服应力及割线模量均增大;软化阶段内曲线的上凸曲率增大;硬化阶段内分子链运动能力越差,硬化效应越显著;分析了Maxwell分布阶本构模型对实验数据的表征能力,结果表明不同应变率下该模型的RMSE均值仅为0.0872.Maxwell分布阶本构模型对粘弹性冲击力学行为的表征具有较好的综合优势,即精度高、物理含义明确,可在较宽应变率范围准确描述隔振硅橡胶的冲击力学行为特性.     

全路面起重机互连式油气悬架机构输出特性分析

为研究悬架组的动力学特性,针对某大吨位全路面起重机,介绍其单桥上互连式双气室油气悬架的结构和原理,建立单桥动力学模型和液压模型,并采用AMEsim建立仿真模型。分析在连续振动路面和冲击作用路面2种典型工况下,车身垂直方向的位移、速度和加速度的输出特性曲线,并对悬架的减振性能进行评价。结果表明:此油气悬架系统具有非线性变刚度、变阻尼的特点,可满足大吨位全路面车辆的减振要求。     

分区引导种群进化的拟态物理学多目标优化算法

针对基本拟态物理学优化（artificial physics optimization,APO）算法易陷入局部最优、分布性不佳等问题,提出一种分区引导种群进化的改进多目标拟态物理学优化（multi-objective APO improved by partition-guided evolution,PEMOAPO）算法。首先,采用tent映射与反向学习相结合的策略进行种群的初始化,增强种群的多样性;其次,提出分区引导个体进行进化的机制,对处于可行域与不可行域的个体,采取不同的质量函数及虚拟作用力计算规则进行迭代更新,增强算法的收敛性能。选取MW系列和C_DTLZ系列作为基准测试函数进行仿真实验,通过综合性能评价指标对比分析、统计学分析、收敛性分析及时间复杂度分析,表明改进算法具有良好的多样性及收敛性,能快速收敛到Pareto前沿。