轮胎作用下钢⁃混组合梁桥面铺装动态响应

钢-混组合连续梁桥面铺装层受力十分复杂,桥面铺装层早期破坏与其车辆荷载的动态响应密切相关。建立了实体橡胶轮胎和三跨钢-混组合连续梁模型,轮胎采用Yeoh模型,桥面铺装材料(沥青混合料)采用广义Maxwell模型,将整车后轴悬架动态力施加于橡胶轮胎,求解桥面各铺装层垂向挠度、垂向应力、纵向应力、横向应力及位移谱,并且与移动荷载进行比较。结果表明:三跨钢-混组合梁的每跨垂向挠度比移动荷载大21.3%,4.7%,8%,纵梁垂向挠度比桥面铺装层小8.9%;上面层与水泥混凝土层应力变化趋势相似,下面层应力比较复杂;上面层位移响应频率集中于0～6 Hz范围。文中数据对桥面铺装层结构优化具有较大指导意义。     

应用有限元方法研究铁路车辆/轨道耦合系统在竖向冲击载荷作用下的动态响应

利用有限元方法研究铁路车辆/轨道动态耦合系统问题,得到车轮和轨道之间的竖向动态接触力与静载之间的关系.作为应用实例,对我国C61型运煤货车,考虑车辆/轨道系统各结构的真实几何形状和边界条件,建立包括车辆和轨道系统的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨动态响应过程.通过分析发现,车轮和轨道之间的竖向动态接触力大约是静轮载的2倍,与已有的现场试验结果基本吻合.验证车辆/轨道系统有限元模型的正确性.进一步得到侧向架、钢轨和轨枕的加速度响应,以及轮轨接触区内的弹性应力场.     

冲击力作用下人体动态响应变化

为探讨人体在不同冲击力作用下的动态响应过程及可能造成的损伤,开展了人体在冲击力作用下仿真模型的研究。在冲击塔上进行了5人15次的真人冲击试验,获得人体在冲击力作用下的头部和胸部输出响应变化值。在自编写的人体力学参数数据库中获得相应的人体力学参数,基于ADAMS／Lifemod软件建立相应的人体动力学仿真模型。所建立的模型与真实的试验结果具有较好的一致性,说明所建立的人体在冲击力作用下的仿真模型能用于冲击力作用下人体安全性的评估。     

意外撞击和冲击波作用下气瓶的动态响应

基于任意拉格朗日多物质流固耦合算法,对空气采用ALE网格,对炸药采用JWL状态方程,分析爆炸冲击波单独作用及高速子弹与冲击波联合作用下高压气瓶的动态响应。结果表明：在冲击波作用下气瓶应力急剧上升,气瓶出现屈服并发生屈曲,爆心距瓶体越近,气瓶受冲击波的影响越大;联合作用时气瓶变形相对于高速撞击和爆炸波单独作用时有明显的扩大,破坏作用更加明显。     

离散激励下弹性体—运输车的耦合振动分析

对离散路面激励下的弹性体-运输车系统进行了动力学建模和仿真分析,利用数值仿真研究了一个或多个凸起激励、不同凸起幅度等运输工况下弹性体上某部位的振动量级.     

单轨车辆耦合动力学模型与振动响应特性

为了研究单轨车辆在设计车速范围内的振动响应特性,进而评价单轨车辆运行平稳性与舒适性能,分析了单轨车辆走行轮、导向轮、稳定轮和转向架中央牵引装置及车体间的拓扑关系,利用Hamilton方程构建了包含走行轮与轨道梁顶部,导向轮、稳定轮与轨道梁侧部等三向轮轨接触对的单轨车辆空间耦合系统动力学模型,并对单轨的PC轨道梁走行面及轨道梁左、右两侧部轨面的不平度进行了数值模拟。基于空间耦合动力学模型,以轨道不平度为激励源,设定车辆以某一恒定速度在直线轨道上运行,获取了单轨车辆的振动响应特性,并与实车测试结果对比分析,验证了单轨空间耦合动力学模型的正确性。在此基础之上,获取了单轨车辆不同设计车速下的振动响应特性,对单轨车辆的运行平稳性和舒适性进行了评价。结果表明,单轨车辆的舒适性能优良,运行平稳性能处于优秀等级。     

七自由度车-路耦合模型设计及试验研究

针对车辆在行驶状态下车轮对路面的动载荷变化情况,根据车辆对路面的动力学响应理论建立了七自由度车-路耦合数值仿真模型。为进一步证明车辆前后车轮产生的动载荷具有相干性和规律性,搭建了车-路耦合模型试验装置并进行了相关试验研究。装置设计包括：车辆模型基于四轮七自由度车辆模型搭建;路面模型基于Kelvin地基上的Kichhoff薄板理论搭建。试验结果表明：所设计的模型试验装置能够证明车辆在不同载荷和速度下产生的动载荷具有相干性和规律性,仿真数据与试验数据幅值基本吻合,证明数值仿真方法合理,可对工程设计提供参考。     

风轮和塔架耦合作用和旋转效应对大型风力机动态响应的影响

通过自行编制的风剪切和Davenport脉动风谱程序建立了更加贴近实际工况的风场,以UG建立的5 MW大型风力机实体模型作为研究对象,基于单向流固耦合技术(UFSI),运用有限元软件Ansys数值模拟了不同转速下考虑风轮-塔架耦合作用的风力机结构动态响应。结果表明:叶轮与塔架耦合作用会显著增大叶片与塔架的最大位移和应力响应值;耦合作用使得叶片最大应力由相对翼展0.5处移动到0.7处且塔架出现多处应力极值;需考虑结构间耦合与旋转效应的联合作用时,才能得到风机准确的运行参数。     

弹性体基础变形下的岸桥车梁耦合振动

为了研究弹性体基础变形下的岸桥高速小车轮轨耦合振动的问题,岸桥面对大型集装箱船进行装卸作业,其结构高耸庞大,前大梁横跨于集装箱船上方,具有的大跨度梁结构特点,起重小车在岸桥大梁的弹性体轨道高速往复运行,小车车轮与岸桥的大梁轨道发生轮轨接触,从而使得小车结构与岸桥结构产生耦合振动。根据小车-岸桥轨道耦合的动力学理论,建立岸桥的小车-大梁轨道的数学模型,选择合适的数值积分方法进行模拟计算,从而获得了小车振动以及客观存在的大梁轨道变形对小车轮轨之间的影响。在试验研究基础上对仿真研究的成果进行验证,包括岸桥在装卸工作过程中的结构应变、加速度和变形等数据,将实验采集到的数据与数值模拟计算得到的数据进行对比验证,分析得到岸桥高速耦合振动的规律,给出提高小车速度的措施。本研究以岸桥大跨度弹性体悬臂梁为基础,建立了大跨度弹性基础梁的车梁耦合动力学模型,找出小车与轨道系统垂向动力参数,得到各参数对轮轨动力作用的影响规律。     

数控铣床主变速箱传动系统耦合动态响应分析

综合考虑传动齿轮副的横向振动、纵向振动和系统扭转振动的耦合作用,利用集中参数法,建立某数控镗铣床主变速箱传动系统的弯-扭-轴-摆耦合动力学分析模型。应用MATLAB软件,计算了在考虑时变啮合刚度激励和误差激励下,数控铣床主变速箱传动系统的动态响应。     

考虑风轮和塔架动力耦合的大型风力机流固耦合动态响应分析

通过风剪切和脉动风谱程序建立了模拟工况的风场,以某大型风力机实体模型作为研究对象,运用有限元软件ANSYS数值模拟了流固耦合作用下风力机结构动态响应。结果表明:与脉动风相比,风剪切对叶片的最大位移和应力影响更显著;叶轮与塔架耦合作用会显著增大叶片最大位移和应力响应值;考虑耦合作用后叶片最大应力由相对翼展0.5处移动到0.7处。该研究结果可为风力机的优化设计提供技术参考。     

刚柔耦合地铁齿轮传动系统振动响应分析

地铁齿轮箱是车辆关键传动部件,其振动情况影响列车行车安全。针对地铁齿轮箱振动响应问题,以地铁齿轮箱实体模型为研究对象,借助Cero及ADAMS的数据接口进行了数据转换,并借助ANSYS实现将齿轮箱体柔性化,基于ADAMS将柔性体替换掉原模型对应刚性体,并对其进行合理约束,建立齿轮接触模型,并采用ADAMS内置机械包模块建立轴承副,生成了地铁齿轮箱刚柔耦合动力学模型。根据齿轮箱动力学仿真结果,分析箱体在齿轮启动瞬间及加速阶段存在较大振动冲击,比较各测点的应力应变情况可知,上箱体明显较之下箱体有更显著的振动冲击响应,上箱体观察口及上箱体顶部区域由于信号的叠加作用等因素有较大的应力应变响应,可以考虑对箱体结构进行优化,考虑添加加强筋等措施加强危险节点的稳定性。为地铁车载齿轮箱设计提供参考。     

大功率循环泵行星齿轮箱耦合动态特性分析

综合考虑齿轮时变啮合刚度及轮齿误差等内部激励作用下,建立了某大功率循环泵行星齿轮箱齿轮-传动轴-轴承-箱体系统耦合动力学模型。对齿轮箱系统有限元模型进行耦合模态分析,采用模态叠加法对齿轮箱的动态响应进行求解,得出齿轮箱各点振动位移和速度时频域响应历程,为大功率循环泵行星齿轮箱系统的动态性能优化提供了理论依据。     

铁路凹底平车凹底架动态响应及其疲劳强度

将有限元分析方法与多体系统动力学理论有机地结合在一起,应用于凹底平车多体系统的动态响应分析、凹底架的弹性振动分析和疲劳强度研究中.在进行轮轨接触、轨道谱以及车辆系统非线性因素等的计算、模拟基础上,基于有限元分析软件ANSYS,采用超单元法建立凹底架弹性体动力学方程.把有限元分析结果引入到SIMPACK动力学软件中,进而建立凹底平车的多刚体系统和刚柔耦合系统动力学模型,进行仿真计算并与试验结果对比分析,研究运行速度和悬挂参数对车辆系统动态响应的影响规律,分析凹底架的动态限界和凹底架的疲劳强度问题.分析得出,刚柔耦合多体系统动力学模型更合理.计算结果表明,重车运行过程中速度不宜过高,并要合理匹配悬挂参数,避免凹底架下平面超限界和过早疲劳破坏.     

炮塔下座圈的动态响应

本文讨论了坦克炮塔下座圈在冲击惯性力的作用的动态响应。     

车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研究

采用液压缓冲阀是实现良好换档品质的一种有效方法,其动态特性影响到换档品质和换档过程中的动力性能。根据所设计的一种液压缓冲阀,建立了其动态数学模型并对其动态特性进行了仿真分析和台架试验,分析了油液温度、反馈油孔直径和缓冲阀芯的重叠量对缓冲阀动态性能的影响。     

考虑流固耦合的动力总成振动响应仿真研究

以某款集中驱动式电动车的动力总成为研究对象,考虑冷却液和润滑油的影响,建立详细的流体-机械耦合模型,进行模态及动态响应研究。首先,对比流固耦合模态仿真和动力总成模态试验结果,证明所提综合耦合模型的准确性;然后,单独考虑冷却液和润滑油的影响,分别建立考虑冷却液的模型和考虑润滑油的模型,通过模态仿真分析两类液体对动力总成固有频率的影响程度;最后,进行流固耦合模型在电机电磁激励下的振动响应仿真,并与不考虑液体影响的原始模型仿真结果进行对比分析。结果表明,所提综合耦合模型能够充分考虑冷却液、润滑油及机械部件对总成振动的影响,展现丰富的动力学现象,可为进一步的优化设计提供有效地仿真平台。     

弧齿锥齿轮传动系统的耦合振动分析

基于集中参数理论，建立了弧齿锥齿轮的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆等耦合振动的三维空间动力学模型。模型中考虑了传动轴和轴承的弹性变形以及齿轮的啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。在此基础上，对弧齿锥齿轮传动系统的动态响应进行了数值仿真分析，得到系统的动态响应。     

动态热力耦合精细积分解法研究

在处理热力耦合的问题时,通常不考虑结构变形对温度场的影响,直接把热当成载荷引入到力学方程中求解.在热冲击的条件下,这种处理方式产生的误差很大.文中基于精细积分法的基本原理,参考增维精细积分方法的过程,给出热力耦合方程准静态方法的精细积分计算格式以及考虑变形对于温度场影响的相互耦合的动态耦合精细积分计算格式;并且利用这种方法,计算铝质薄板在强热流作用下的热响应问题.准静态和动态计算结果和参考文献的计算结果一致.耦合效应对于温度场和热动态响应均影响很大,是不能忽略的.文中探讨热力双向耦合方程的新解法,并和参考文献比较,得到很好的结果.     

两自由度可控连杆机构系统机电耦联动态方程及其响应

针对控制电动机转子偏心时不均匀气隙磁场,分析其实际运行状态的机电耦合关系,建立以电机横振、扭振为节点位移的伺服电机单元,应用有限单元法建立含电机电磁参数和弹性连杆机构结构参数的系统非线性机电耦合动力学模型.通过对算例的数值计算,得出系统弹性振动固有频率和弹性位移响应随时间的变化曲线.结果表明,电机对机构弹性位移的影响不可忽视.文中的工作为此类系统进行动态优化设计提供一定理论依据,也为研究此系统动态特性打下一定的基础.