变工况条件下多万向铰驱动轴系的运动特性分析

为研究偏斜轴系过渡过程中的振动及其稳定性,研究了多万向铰轴系在变工况条件下的运动学特性.应用坐标变换的方向余弦矩阵法导出了双铰系统和多铰系统的角速度和角加速度波动的解析表达式,分析了主动轴加速情况下从动轴运动的变化规律,并进行了计算与分析,结果表明:与定常工况相比,变工况(主动轴加速)导致更复杂的运动波动;运动波动周期随时间增大变短;随着主动轴角加速度的增大,角速度和角加速度的波动周期变短,角加速度波动幅度增大;中间轴两端轴叉共面比中间轴两端轴又垂直引起的运动波动幅度小.研究工作对进一步确定万向铰驱动的偏斜轴系的动力学行为具有重要的意义.     

雷伞分离装置振动机理与解脱性能

基于机械振动理论,建立了雷伞分离装置的振动模型,研究了雷伞分离装置的振动机理。研究表明,支承结构使得分离装置的固有频率由一个变为两个,通过计算、测试或者由经验估计,可以确定支承结构的刚度,使雷伞分离装置易于解脱。     

声振耦合声场分析与声辐射结构优化

为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。     

摆盘空间机构振动力与振动力矩完全平衡研究

以空间摆盘发动机为研究对象,抽象出空间机构模型,用相邻杆间附加杆组法对单环RRSSC空间机构进行了分析,从理论上证明了振动力矩完全平衡的可行性,导出了该机构振动力矩完全平衡所需的结构条件与配重条件,为解决多闭环复杂空间机构的振动与噪声问题奠定了基础.     

简支矩形板在空气与水中声辐射特性比较

研究比较简支矩形板在空气中与水中声辐射特性参数,分别建立结构在空气中与水中结构振动方程,并利用Rayleigh积分公式,表示结构表面声压,获得结构表面振速的求解方程。进一步由振动模态正交性和坐标变换,将声辐射阻抗化为二重积分形式,从而确定结构振动模态系数,获得结构声辐射特性参数。求取简支矩形薄板在空气中和水中辐射声功率、均方振速和声辐射效率,并对其进行对比。研究结果可为各类板结构振动与噪声控制提供理论参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

筒形发动机机构演变与空间机构动力学问题的研究

全面考察了特种用途的筒形发动机的机构形式与运动约束机构,并结合空间机构动力学理论,评述了发动机机构、空间机构的特点、动力学问题与研究进展,尤其是动平衡研究的前沿结果。指出限制特种发动机技术发展的动力学理论障碍,为进一步解决并发展特种发动机的空间运动综合、动力学理论基础与关键技术提供明晰的理论研究方向。     

障板对于平板声辐射特性的影响分析

采用单层势和双层势求解和比较有障板和无障板的声辐射特性。由边界积分方程,分别推导有障板和无障板的声压积分方程,根据交界相容性条件,获取二重积分形式的平板表面声压和振速。进一步将结构的动力方程代入有障板和无障板形式的振速方程中,离散声压差值和板的位移为振动模态叠加的形式,获得二重积分形式的声辐射阻抗,从而求解振动模态系数,确定声辐射特性参数。以水下简支矩形板为例计算对比了声辐射参数,分析障板对薄板声辐射特性的影响。     

万向铰驱动的偏斜转子系统运动学分析

在综合考虑万向铰结构偏斜和实际误差偏斜两种情形下,对万向铰驱动的偏斜转子系统的运动学进行了分析。利用坐标变换矩阵导出了从动轴速度波动的解析表达式;为了明确表示从动轴速度波动与主动轴转角之间的谐波关系和相对大小关系,针对三种组合偏斜情形,将解析表达式分别简化成3个与驱动轴转角θ有关的谐波函数,最后对从动轴速度波动与主动轴转角的理论关系与谐波函数拟合进行了计算、验证与比较。研究结果为确定由万向铰导致的运动非线性约束关系奠定了基础,同时也对后续偏斜转子系统的非线性振动研究具有重要的意义。