轮胎刚度和阻尼非线性模型的解析研究

根据轮胎的静态和动态试验结果,建立了轮胎刚度和阻尼的非线性解析模型.该模型分析了轮胎刚度与轮胎变形量、充气压力和振动频率之间的数值解析关系;同时还分析了轮胎阻尼与振动速度、轮胎变形速度和充气压力之间的关系.     

考虑激振频率的可倾瓦推力轴承动特性理论与试验研究

为了研究激振频率对可倾瓦推力轴承动特性的影响,提出考虑激振频率的动特性建模方法和试验方法。依据可倾瓦轴承刚度和阻尼定义,将激振频率引入可倾瓦推力轴承动特性计算过程,通过建立轴向扰动下的膜厚方程、雷诺方程及瓦块运动方程,推导出包含激振频率的可倾瓦推力轴承动特性数学模型,计算分析刚度和阻尼随扰动频率(激振频率与主轴转频的比值)、转速及载荷的变化规律;采用脉冲激振法在可倾瓦推力轴承试验台进行动特性试验,得到不同激振频率、转速及载荷条件下刚度、阻尼的试验结果,并和相应的理论计算值进行对比分析。结果表明：当扰动频率较小时,可倾瓦推力轴承刚度随其增加而逐步增大,阻尼随其增加而逐步减小;当扰动频率增加到一定程度后,其刚度和阻尼逐步趋于稳定。此外,转速和载荷对其刚度和阻尼随扰动频率的变化幅度基本无影响。     

不同瓦面形貌参数的曲面可倾瓦推力轴承动特性仿真研究*

为了揭示瓦块曲面形貌参数对船舶可倾瓦推力轴承动特性的影响规律,建立可倾瓦推力轴承瞬态热流体动压润滑模型,采用轴向扰动法研究轴承刚度和阻尼系数的计算方法并进行了验证。设计6种瓦面形貌,仿真分析不同形貌类型和瓦面弯曲程度对推力轴承动特性的影响规律。结果表明：推力轴承刚度系数随激振频率的增加而上升,阻尼系数随激振频率的增加而下降;在相同激振频率下,仅考虑一个方向的形貌改变,周向瓦面凸起量的增加可以增加油膜厚度,降低轴承的刚度和阻尼系数,但径向凸起量的增加对轴承的刚度阻尼系数几乎无影响;仅考虑径向凹陷时,阻尼系数随凹陷量的增加而增加并可达到最大;当同时考虑周向和径向的形貌变化时,则周向凸起量是轴承主要的影响因素。     

基于解析弹性基础的重载轮胎动力学建模与分析

以重载大扁平比轮胎为研究对象,基于弹性基础的柔性胎体模型为基础,分别从大扁平比胎侧曲梁的刚度建模、基于解析弹性基础的轮胎动力学建模两方面开展研究。建立考虑预紧力弦效应和结构弯曲效应的大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型,并研究胎侧曲梁非均匀截面特性和几何、结构参数对解析刚度的影响规律。结果表明：（1）重载轮胎在0～180 Hz范围以结构周向弯曲振动为主,与基于弹性基础的柔性梁模型一致;（2）大扁平比胎侧曲梁的解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关;（3）轮胎充气压力影响柔性胎体梁的轴向预紧力和胎侧的弦刚度,进而影响轮胎弯曲振动特性。     

考虑物料不对称滞回性质的振动压路机振动轮响应特性分析

针对垂直激振下土壤的恢复力与变形之间的不对称滞回特性,采用多线段不对称滞回模型,建立含该模型的2自由度压实系统动力学模型,通过谐波线性化计算滞回力的等效刚度及等效阻尼。通过数值仿真的方法 ,研究压实进程中激振频率、激振力幅和土壤参数对振动轮动响应的影响特性。仿真结果表明:压实终期采取低振幅高频激振,可避免振动轮产生跳振现象,使压实土壤受到冲击破坏,从而保证压实质量和提高压实效率。     

多楔带动态特性及带-轮间摩擦系数的测试分析

多楔带的刚度、阻尼系数和带-轮间的摩擦系数是单根多楔带驱动系统动态特性计算分析的重要参数。以汽车用6PK型多楔带为研究对象,测量了带的纵向静态和动态特性、弯曲刚度和带-轮间的摩擦系数。分析了带长、初始张力、激振振幅和激励频率对带的纵向动刚度和阻尼系数特性的影响,建立了表征带的纵向动刚度和阻尼系数与带长、初始张力、激振振幅和激励频率关系的多项式模型和指数函数模型。采用力锤激振的方法,测试带横向方向共振频率,通过最小二乘方法计算得到带的弯曲刚度,并分析了带的长度对带弯曲刚度的影响。测试并研究带的初始张力、带-轮间的包角和轮的转速对带-轮间摩擦系数的影响,得到汽车发动机前端附件驱动系统中带-轮间摩擦系数的取值范围。     

机械结合面法向接触刚度和阻尼的理论模型

基于统计接触理论和等效粗糙接触表面假设,考虑微凸体在加卸载及动态载荷下的变形特征,建立了结合面法向静、动态接触模型,获得了单位面积法向静、动态接触刚度与接触阻尼(基础特性参数)。基于Kadin和Etsion的粗糙表面弹塑性卸载接触模型,通过引入微凸体卸载过程中残余变形与最大变形量及最大接触载荷之间的函数关系,建立静态加卸载接触模型。针对结合面间简谐动态相对位移,利用泰勒公式对静态接触载荷和接触刚度进行展开,得出了动态接触载荷、接触刚度的增量以及动态接触载荷下的能量损耗,建立了法向动态接触刚度和接触阻尼的计算模型。分析了结合面面压、动态位移幅值及振动频率对动态接触刚度和接触阻尼的影响规律,研究表明:法向动态接触刚度相对静态接触刚度有微小偏移增量,动态接触刚度增量和接触阻尼随法向面压及动态位移幅值的增大而非线性增大,动态接触刚度增量随振动频率增加呈非线性增大,而接触阻尼则随振动频率增加呈非线性减小。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了本文建立的结合面法向静、动态接触刚度及接触阻尼理论模型的正确性。     

基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的橡胶弹性车轮刚度特性分析

基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型两种橡胶材料本构模型建立了弹性车轮有限元模型,对弹性车轮的刚度特性进行计算,并将计算结果与实测值进行对比分析。根据分析可知,采用Mooney-Rivlin模型时弹性车轮刚度的计算值与实测值误差较大,而能够模拟橡胶大变形特性的Yeoh模型则可以比较准确的反映弹性车轮的刚度特性,可用于弹性车轮的有限元分析。     

CDC减振器阀片热变形建模研究

阀片变形极大地影响了减振器的阻尼特性,提高阀片变形量的计算精度,可进一步精确分析CDC减振器的阻尼特性。根据热弹性理论和大、小挠度理论,推导了环形阀片任意半径处的变形解析解,从而建立了温度-压力复合作用下的阀片变形数学模型,开展了温度场和静力学仿真验证,基于Simulink搭建了考虑阀片热变形的CDC减振器阻尼力的数学模型,并将仿真结果与实验结果进行对比。结果表明：阀片变形解析解与仿真结果误差在5%以内,阻尼力模型仿真结果与实验结果误差在10%以内。该阀片变形数学模型和阻尼力模型均提高了减振器阻尼特性的计算精度,为阀片变形计算和减振器阻尼特性的研究提供了理论基础。     

立车行星齿轮变速器的激振力研究

本文分析了为立车设计的行星变速器的动力性能，着重探讨了行星系统的激振力问题。建立了系统的动力学模型及数学模型，导出了系统激振力的基本表达式。又通过对系统传动误差及啮合刚度周期变化的分析计算，推导出受其影响的激振力解析表达式。在式中可以清楚地看到组成激振力的各种频率成分。还通过计算机计算结果分析了有关因素对激振力的影响情况。试验较好地验证了激振力的理论计算结果。     

Elastic behavior of ring-on-foundation

Motivated by a practical flexible crashworthy structure that protects the bridge pile against ship collision, elastic behavior of a closed circular beam (i.e., a circular ring) attached to an elastic foundation (R-o-F, in short) is analyzed. Based on the curved beam theory, the governing equation for the bending deformation of the ring is derived, in combination with adequate boundary conditions. The elastic deformation of the R-o-F under concentrated loading is analytically obtained by solving the boundary value problem (BVP). From this solution the equivalent stiffness of the R-o-F is given in analytical form. Based on the analytical model, a non-dimensional parameter, defined by the ratio of the stiffness of the elastic foundation to the bending stiffness of the beam, is identified and found to dominate the behavior of R-o-F. The adequacy of the analytical results is verified by finite element simulations on the R-o-F model with various prescribed structural parameters. The identified non-dimensional parameter provides a valuable guidance to the design of the crashworthy structure.     

弹性约束下颗粒碰撞阻尼器的理论与实验研究

为进一步研究弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振性能,提出了该阻尼系统的动力学模型,并模拟了该阻尼器对悬臂梁的减振效果。同时,对5种不同刚度的弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振效果进行了实验研究。结果表明：理论计算与实验的结果基本吻合,证明所建立的弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统的计算模型是可靠的;在弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统中,其刚度比对减振效果的影响是非线性的,且弹簧刚度对该碰撞系统的共振点存在影响。     

基于新型机械弹性车轮的整车平顺性分析

针对越野汽车的特殊行驶环境,为了提高轮胎的防刺破、防爆胎和安全性能,提出一种新型机械弹性安全车轮。在深入分析其结构的基础上,建立了有限元模型,并求解了各个方向的刚度。在ADAMS中建立了包括新型机械弹性车轮在内的整车模型,经随机路面输入仿真分析得出如下结论：基于机械弹性车轮的整车符合平顺性要求且满足普通轮胎的平顺性规律。在高速下,基于子午线轮胎整车的平顺性略优于基于新型机械弹性车轮整车的平顺性。     

高速冷轧机辊系非线性动力学模型及控制参数优化

综合运用轧制过程动态轧制力模型、轧机系统分段非线性弹性力模型和分段非线性摩擦力模型,建立了考虑非线性因素耦合的高速冷轧机辊系动力学模型,采用平均法求解幅频响应方程,研究了轧机系统主要参数对轧机垂直振动的影响。分析结果表明：动态轧制力一次项刚度越小,轧机系统固有频率越大;动态轧制力三次项刚度不为零时,轧机系统出现明显跳跃现象;非线性弹性力起主导作用时,易发生跳跃现象;非线性摩擦力越大,轧机系统振动幅值越小,分段特性减弱;外扰力幅值越大,振动幅值越大,振动越剧烈;线性阻尼越大,振动幅值越小且减小幅度越缓慢。     

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。     

机械弹性车轮静动态特性研究

为了揭示机械弹性车轮的性能特点,基于力学理论和虚拟样机技术对机械弹性车轮的静动态特性进行了研究。在静态工况下,对比分析机械弹性车轮完好状态下和有一根铰链组受损状态下的静力承载特性,结果表明,受损状态下承受最大拉力的铰链组与完好状态时有较大不同,不再位于輮轮顶部,且最大拉力值提高很多。在动态工况下,建立机械弹性车轮的驱动轮、从动轮和制动轮的力学模型,分析轮毂、铰链组和輮轮之间的力传递特性。最后在ADAMS中建立装配机械弹性车轮的整车模型并进行仿真研究,结果验证了机械弹性车轮的转动滞后角与输入转矩、车速和地面切向力之间的内在联系。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据。     

迟滞非线性振荡压实系统动态响应分析

分析了振荡压实中材料发生弹塑性变形而表现出的迟滞非线性,建立了一种新的振荡压实非线性动力学模型。在一次近似的前提下,利用等效线性化方法,将迟滞恢复力转化为等效刚度和等效阻尼表示,根据谐波平衡原则求出了单自由度振荡压实系统的频响方程。数值求解表明,随着激励幅度的增大系统出现软化趋势,共振点随激励变化而漂移。将等效线性化的结果推广到二自由度振荡压实系统,得到了频响方程组。