介电弹性体发电机机电转换的非线性方法研究

针对介电弹性体(DEG)研究中存在的效率瓶颈问题,对DEG机电能量转换方法进行了研究,提出了一种非线性DEG机电能量转换方法,并通过分析其基本机理,建立了非线性方法的理论模型和Matlab/Simulink仿真模型,对负载电阻值及翻转品质因子对机电转换效率的影响进行仿真。通过优化材料、机械传动结构、电路各元件参数配置及开关通断时间,提高了翻转品质因子Q,减少了电容电感串联形成电压翻转而造成的能量损失,进一步提高了机电效率。研究结果表明,通过对标准机电转换方法和非线性机电转换方法的比较,由于非线性转换环节的作用,使DEG两端电压的振幅大幅度提升,沿电压轴方向扩展了能量环,从而使DEG机电转换效率提高2.5倍;该研究结果对DEG的深入研究具有重要的意义。     

球壳形介电弹性体驱动器电致应变特性分析

介电弹性体是电场型电活性聚合物的一种,能够在外加电场的作用下,通过材料内部结构的改变发生伸缩、弯曲、束紧或膨胀等变形,人为控制电压的大小,精确控制变形.基于Neo-Hookean应变能模型,采用ABAQUS有限元软件,开展了材质为丙烯酸聚合物的球壳形介电弹性体驱动器在机电载荷作用下的力学性能有限元模拟,分别分析了无机械预拉伸和有机械预拉伸条件下电致应变特性,进行了球壳形介电弹性体驱动器机电耦合特性的有限元仿真分析,为球壳状介电弹性体驱动器的力电特性、变形失效、稳定性的进一步研究提供了一定的理论依据.     

介电型电活性聚合物的发电特性研究

介电型电活性聚合物(Dielectric electroactive polymer,简称DEAP)作为一种新型智能材料,可与风力、水力结合作为一种新型的电能获取形式,将机械能转换为电能。分析DEAP发电机理、发电过程,比较恒电荷、恒电压、恒电场三种工作形式,确定选择恒电荷工作形式。讨论DEAP薄膜的发电机理和工作过程,分析了DEAP换能器的能量转换关系。基于建立的换能器模型,计算出一个工作循环换能器的发电量、输入的机械功和机电能量转换效率,同时确定初始电压、拉伸位移是影响发电量、能量转换效率的主要因素。并对此进行试验研究,试验结果验证了理论分析的准确性。     

磁拉力作用下不同结构电主轴的动力学特性研究

为了研究磁拉力对不同结构电主轴动力学特性的影响,依据电主轴磁拉力的力学方程,建立了电主轴的有限元分析模型,进行磁场和力学场双向耦合计算,对电机位于不同主轴位置时的电主轴动力学特性进行研究,得到了其动态特性变化曲线。同时,进行电主轴的试验测试,以验证有限元模型及分析方法的合理性与正确性。结果表明,电主轴的电机位置会影响电主轴运动的稳定性,电机放置在主轴的轴承中间时会比电机放置在主轴一端时运行得更加稳定;在试验测试误差和模型简化误差的条件下,理论计算所得的轴心轨迹总位移比实际测量偏小,初步验证了有限元模型及算法的合理性和正确性。     

纯铝单向压缩过程的晶体塑性有限元模拟

在率相关晶体塑性理论框架下,分别将Taylor模型和有限单元模型两种多晶模型嵌入有限元程序ABAQUS中,实现了纯铝单向压缩过程的晶体塑性有限元模拟。直接将电子背散射衍射（EBSD）获取的晶粒初始取向输入UMAT子程序,预测了单向压缩1050纯铝过程的力学响应与变形织构演化。结果表明：模拟力学响应结果与试验结果有较好的一致性,同时也存在一定偏差。随着真应变的增加,压缩丝织构（〈110〉织构）趋于锋锐,模拟结果与EBSD试验测得的织构演化结果能较好地吻合。     

桥式起重机主梁端部剪应力的有限元计算与测试分析

应用有限元分析程序,对桥式起重机主梁端部剪应力进行计算分析,研究了桥式起重机剪应力的分布规律。在介绍桥式起重机剪应力测试方法的基础上,对实测结果和有限元计算结果进行了对比分析,其结果对桥式起重机的优化设计具有重要意义。     

轻型载货汽车车架动态特性分析与研究

为了改进某轻型载货汽车车架的结构,对边梁式车架进行了一定的简化.考虑到悬架对车架动态特性的影响,建立了车架及悬架系统的几何模型和有限元模型.利用大型有限元软件ANSYS对建立的模型进行了有限元模态分析,获得了车架的模态参数.通过模态分析法对车架模型进行了验证,确定了该车架结构的安全性和可靠性,为后续的动力学分析及实验提供了参考,对车架的设计和结构改进具有一定的指导意义.     

船用超声液位传感器的压电陶瓷瞬态特性分析

为解决传统解析法难以求解压电陶瓷瞬态特性的问题,将有限元方法引入到压电陶瓷瞬态特性分析中去.介绍了压电陶瓷瞬态特性分析的有限元理论,提出了有限元计算过程中的5个关键问题的解决方法,并从给出压电陶瓷实例出发进行了仿真试验,比较了不受约束力和受环状压应力两种结构形式下压电陶瓷的发射和接收特性.研究结果证明,环状分布压应力有...     

超静定结构振动筛的设计与动态特性分析

运用有限元法分析了超静定结构振动筛的固有频率、固有振型及动力响应,通过分析得出超静定结构增加了振动筛的强度,提高了弯扭变形的固有频率,并有效避开工作频率,避免了共振的发生.     

铸造式和焊接式主轴箱体的动态特性对比分析

利用有限元法和试验模态法对立式加工中心的铸造式和焊接式两种结构的主轴箱体进行了模态分析,分别获得了其前六阶固有频率和振型。通过对比两种方法获得的结果,验证了有限元分析模型的有效性。研究表明,两种主轴箱体的阻尼比接近,但焊接式主轴箱体的各阶固有频率均要高于铸造式主轴箱体的各阶固有频率。并且铸造式主轴箱体的固有频率更接近于机床主轴的常用工作频率,焊接式主轴箱体的则远离此频率。因此对于常用主轴转速而言,焊接式主轴箱体的动态性能要优于铸造式主轴箱体的动态性能。     

Extraction of wave characteristics from wavelet-based spectral finite element formulation

In this paper, a spectrally formulated wavelet finite element is developed and is used not only to study wave propagation in 1-D waveguides but also to extract the wave characteristics, namely the spectrum and dispersion relation for these waveguides. The use of compactly supported Daubechies wavelet basis circumvents several drawbacks of conventional FFT-based Spectral Finite Element Method (FSFEM) due to the required assumption of periodicity, particularly for time domain analysis. In this work, a study is done to use the formulated Wavelet-based Spectral Finite Element (WSFE) directly for such frequency domain analysis. This study shows that in WSFE formulation, a constraint on the time sampling rate is paced to avoid spurious dispersion being introduced in the analysis. Numerical experiments are performed to study frequency-dependent wave characteristics (dispersion and spectrum relations) in elementary rod, Euler–Bernoulli and Timoshenko beams. The effect of sampling rate on the accuracy of WSFE solution for both impulse and modulated sinusoidal loading with different frequency content is shown through different examples. In all above cases, comparison with FSFEM are provided to highlight the advantages and limitations of WSFE.     

水泵叶轮结构动态特性改进设计

叶轮是潜水搅拌器的重要部件,它的动态特性影响着潜水搅拌器的主要特性:动力性、振动与噪声、经济性等;本文结合实验模态分析和有限元理论计算对叶轮的动态特性进行研究,对两者结果进行分析,在得出两者存在强相关性基础上,给出了基于动态特性的叶轮结构改进方式。