具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计

为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。     

CK5116数控立式车床整机模态分析

针对某机床厂生产的CK5116数控立式车床在振动过程中存在振动,噪声大等问题,对该机床了进行模态分析。首先采用SolidWorks软件得到整机的三维模型,建立该机床整机结构动力特征方程,通过有限元求解,得到整机的各阶固有频率和振型,同时根据各阶振型变化形态及应力集中区域,分析可能产生的共振频率,结合机床整机振动模态测试试验得到的模态参数,对比试验模态和有限元模态计算结果,除实验条件原因外,在允许的误差范围内,验证了建立的有限元模型是正确的,从而为有效控制机床整机振动噪声等问题的研究提供理论基础,为同类机床结构性能优化分析与实验提供必要的参考。     

机床整机系统振动特性分析

将现代振动测试手段和有限元模态分析技术相结合,对新研发的立式加工中心0540d整机系统进行振动特性分析。用有限元计算方法对新研发的产品整机进行动态性能预估,掌握机床加工区域的振型及系统的固有频率。在该数控机床生产安装完成后对整机进行振动模态测试,把实验得到的模态参数与有限元计算值进行对比验证。结果的对比分析表明,有限元模型的振型与实验基本一致,计算得到的固有频率与测试频率误差在16%之内。说明该有限元模型可以真实地反映实际动态特性的,同时也可以对研发的新产品进行动态特性预估分析。     

半主动TMD控制双跨轴系过临界振动的研究

针对多轴串联机械通过临界转速时振动过大的问题,对调谐质量阻尼器在双跨轴系振动控制中的应用进行了研究。并基于转子结构,设计了具有对称结构的笼式半主动调谐质量阻尼器用于控制轴系振动;搭建了双跨转子实验台,在不改变转子轴系原有支撑形式上,在两根轴上分别安装了调谐质量阻尼器,对调谐质量阻尼器对轴系各跨转子振动的影响规律进行了实验研究。研究结果表明,不可控调谐质量阻尼器可以有效抑制安装所在轴临界转速附近的振动,对相邻轴影响较小,但会引起新共振峰。根据此实验结果通过开关控制策略实现调谐质量阻尼器半主动控制,说明半主动调谐质量阻尼器可以在不停机的情况下,抑制转子轴系通过各阶临界转速时的振动,避免失谐。     

尾流作用下风机振动的控制研究

上游风电机组的扰动效应使风机尾流处风场湍流强度增大,因此,下游风电机组的疲劳荷载显著增大。为了降低下游风电机组的风致响应,利用调谐质量阻尼器与旋转惯性双调谐质量阻尼器,开展尾流作用下的风机结构振动控制研究。采用致动线方法,实现了风机尾流风场仿真,风场数值仿真结果与实验值吻合;依据广义坐标理论,编制陆上风机结构风致响应分析程序,以实现读取任意风场数据并考虑旋转叶片与塔体耦合时变结构的风机整机风致动力响应分析,自编程序计算结果与商业程序基本吻合;采用调谐质量阻尼器与旋转惯性双调谐质量阻尼器对下游风电机组进行振动控制,降低风电机组风振响应,减小疲劳荷载。     

履带伸缩臂起重机有限元模态分析

针对我公司设计的ZTCC550履带式伸缩臂起重机,建立了整机三维模型,利用ABAQUS软件对起重机在额定工况下的整机模型进行模态分析,得出了49阶共振频率和振型,为起重机局部的强度改进设计和避免共振现象的发生提供理论依据.     

带缘板摩擦阻尼器叶片的非线性振动响应研究

发展了一种用于计算带摩擦阻尼器叶片非线性响应的时频转换方法。该方法能够方便地计算接触面非线性摩擦力，考虑响应的高次谐波以及叶片高阶振型的影响。对带缘板阻尼器的双平板叶片进行了振动试验并对试验模型进行了理论计算，讨论了各模型参数对缘板阻尼器减振效果的影响。通过试验结果与理论结果的比较，验证了理论方法的正确性。该方法稍加推广即可研究循环叶片组的振动特性，为指导带缘板阻尼器叶片的减振设计奠定了基础。     

基于模态试验技术的机床动态特性研究

对HMC 630rp卧式加工中心进行了试验模态分析,获得了其低阶固有频率和振型。通过对整机各阶模态振型的分析,找到了加工中心结构的薄弱环节并提出了修改建议,从而为结构的优化设计指出了方向。     

基于子结构法的电子设备模态分析

利用Ansys有限元分析软件,采用子结构法进行机箱及其模块的模态分析,得到整机的固有频率及模态振型,并由固有频率和模态振型进一步讨论如何提高整机的结构刚性,子结构法对大型电子设备的动力学分析有一定的参考意义。     

12.5MN双柱下拉式快锻液压机整机模态分析

快锻液压机整机的固有频率及其振型同振动现象的发生有着密切的关系,通过运用有限元软件Abaqus对12.5MN双柱下拉式快锻液压机整机进行了模态分析,获得了整机前四阶的固有频率和其相应振型。分析了快锻压机框架处于不同行程时的整机各阶振型的形式。研究结果表明该快锻液压机整机的最低固有频率远离于工作时的最高频率,设备工作时不会发生共振现象。整机模态振型随着下拉框架位置的不同呈现多样性,研究结果对快锻液压机结构优化设计有一定借鉴意义。     

五坐标数控龙门加工中心动态优化设计

在大型高架桥式、高速、高精度五坐标龙门加工中心的动态设计中,通过动态测试的方法获得导轨结合面的特性参数并将其应用到数字仿真模型中,提高了模型的精度;在加工中心的结构优化设计过程中,提出了灵敏度分析法和基于动刚度的结构优化法,对主要部件的内部筋板结构进行了与传统方法不同的设计,提高了加工中心的动静态特性;针对加工中心在工作过程中不可避免的共振问题,巧妙利用机床的附属设备设计了抑制振动的调谐阻尼器。     

模态试验在机床滑块导轨系统建模中的应用研究

机床结合面参数的正确与否,对整机有限元模型的建模精度具有举足轻重的作用。针对影响XH2725机床整机建模精度的关键结合面——滑块导轨结合面进行模态试验,测试结合面动力学特性,采用分量分析法得出结合面的特征参数并应用于机床整机的动力学建模。     

数控机床动态性能的分析及其结构优化

利用动态实验分析和理论模型分析两种方法对卧式加工中心的动态性能进行了分析,通过实验测试数据与理论计算结果对比分析,验证了理论模型的合理性,找出了机床的薄弱环节,并进行了结构优化。优化后分析结果证明,机床结构的最大变形值都相应降低。     

曲轴复合加工中心主轴箱有限元分析

曲轴复合加工中心是一种高效加工曲轴的新型设备。建立曲轴复合加工中心主轴箱的三维模型,并分析其载荷及边界条件。以ANSYS软件作为分析工具,对曲轴复合加工中心主轴箱进行静力和模态分析,得到了应力云图、位移云图及前七阶模态。由分析可知,主轴箱的最大应力为18.272MPa,应变值为0.0044mm,应力和应变值均较小,固有频率大,动态特性好,满足机床设计要求且具有优化空间,为以后主轴箱结构改进、优化设计和动力修改提供了理论依据。     

车铣加工中心关键零部件动态性能研究

机床的动态性能直接关系到机床的加工性能,为了提高机床的加工精度及效率,必须要求机床整机具备优异的动态特性。基于ANSYS Workbench有限元分析软件,研究了CX110100立式车铣复合加工中心关键零部件的动态性能,运用Solid187单元进行网格划分,根据机床的工作实际加载边界条件,实现了加工中心主要零部件的模态分析和谐响应分析,保证了加工中心的设计要求,把有限元分析软件应用于车铣复合加工中心的设计中,对提高加工中心的设计质量具有重要意义。     

车削中心主轴动静态特性分析

以车削中心主轴为研究对象,采用弹簧阻尼单元模拟动静压轴承支承的方法,建立主轴三维有限元参数化模型。同时进行静力学分析、模态分析,分别得到静刚度、固有频率和振型,并通过谐响应分析,比较了主轴在共振和设计工况下的振型,找出该主轴的危险点并进行了相关验算。     

数控机床整机动力学性能可视化分析与仿真

将数控机床整机的动态性能分析与可视化设计方法相结合,以沈阳机床集团的某数控加工中心为例,提出了整机动力学可视化设计流程,包括设计目标、设计内容以及设计方法;最后对该加工中心进行整机动态性能可视化仿真,得出强度、固有特性以及谐响应情况,为该机床结构性能的优化提供依据.     

加工中心关键部件的动态特性分析

可分度车削头是加工中心的关键部件,它的动态特性好坏直接影响到机床的加工精度和表面粗糙度.以车削头为研究对象,利用Solidworks实体建模,借助有限元分析软件ANSYS进行模态分析,并采用现有的高精度信号采集仪和测试分析软件进行模态试验.对比这两种不同的模态分析结果,找出了该关键部件的薄弱环节.结合对车削主轴动刚度的测试,为提高机床的动态性能和结构优化提供了有效依据.     

基于能量分布的机床整机动态特性优化方法

基于机床结构中的能量分布,在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性,基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型,对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性,并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率,以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案,优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低,主轴轴端的动态响应幅值降低,从而使整机动态性能得到改善,验证了该优化方法的可行性。     

Analysis of the machining stability of a milling machine considering the effect of machine frame structure and spindle bearings: experimental and finite element approaches

Chatter vibration has been a troublesome problem for a machine tool toward the high precision and high-speed machining. Essentially, the machining performance is determined by the dynamic characteristics of the machine tool structure and dynamics of cutting process of spindle tool. Prediction of the dynamic behavior at spindle tool tip is therefore of importance for assessing the machining stability of a machine tool at design stage. This study was aimed to evaluate the machining stability of a vertical milling system under the interactive influence of the spindle unit and the machine frame structure. To this end, a realistic finite element model of a vertical milling tool was generated by incorporating the spindle-bearing model into the head stock mounted on machine frame. The influences of the dynamics of spindle-bearing system and the machine frame structure were investigated respectively. Current results show that the machine tool spindle system demonstrates different dynamic behaviors at different frequency ranges, which are also characterized as structural modes and spindle modes, respectively. In particular, the maximum compliance of spindle tool tip was found to occur at the bending vibrations of spindle shaft and vary with the preload amount of spindle bearing. The machining stabilities were predicted to different extent, depending on the exciting modes which could be related to the influences of machine frame and spindle unit.