弹性支承输流管道的动力学特性

研究两端弹性支承输流管道横向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到其模态函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、流体压强和管截面轴向压力的增加而下降;静态失稳临界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升。     

不同支承条件下梁结构弯曲振动的固有特性

根据梁模型端部的四种不同支承条件,将梁模型区分为一般支承梁、弹性支承梁、约束简支梁和约束悬臂梁四种,分别由各自的边界条件和梁弯曲振动模态函数的一般表达式推导出了这四种不同支承条件下梁模型弯曲振动的模态函数及其频率方程,计算得到了四种支承条件下梁模型的前两阶振动模态,具体分析了支承刚度对其特征值的影响.根据该方法,可以得出任意约束刚度下梁弯曲振动的任一模态及其特征值,其结果可以直接用于工程设计与分析.对于各种支承条件下的弹性约束刚度,根据梁的实际支承情况合理选取.     

两端支承输流管道的稳定性和临界流速分析

推导两端支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式。利用频率方程讨论两端扭转弹簧刚度变化对梁的前两阶弯曲振动特征值的影响。以两端支承梁的振型函数为假设振型导出两端支承输流管道在定常流作用下临界速度的解析表达式,为今后分析这类系统的动态响应提供理论依据。利用临界流速公式系统地分析和讨论扭转刚度、重力系数和轴向预紧力对管道临界流速的影响特性。研究结果表明,量纲一扭转弹簧刚度在0到50区间内变化时对临界流速的影响较大,但大于50时影响明显减弱。当重力系数和轴向预紧力增大时,临界流速也随着增大。一般而言,两端扭转弹簧刚度越大也会增大相应的临界流速值。     

多支承转子系统弯曲振动分析方法研究

提出一种描述多支承转子系统弯曲振动的数学模型;应用二分法和LU分解法综合计算弯曲自由振动模态,应用Newmark时间差分法和空间五点差分法综合求解弯曲强迫振动动力响应;针对300 MW汽轮机组模型,进行模态分析以及多种激励下的位移响应计算。模态分析、响应计算结果与现场实测数据较为吻合,说明了所建立的动力学模型与采用的计算方法的有效性。     

充液管道与支撑系统的耦合振动分析

充液管道与其支撑结构之间的耦合,使系统的振动分析复杂化。基于有限元方法,将充液管道和支撑结构分别建模,再通过管道与支撑的固结点将两个系统耦合,推导得到耦合系统的运动方程,分析充液管道与支撑系统的耦合振动特性。分析结果表明:固液耦合作用使管道与液体模态频率减小,同时,耦合效应对系统的高阶振型影响明显;支撑结构与充液管系存在较强的耦合振动模态,在工程应用中应避免此类振动的发生。     

基于Pro/E和ANSYS的某型柴油机曲轴模态分析

曲轴是柴油机的重要组成部分,其固有频率特性直接影响柴油机整体的运转和振动情况。利用三维建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS对曲轴进行模态分析,得到各阶固有频率和振型,其自由模态振动形式有弯曲振动、扭转振动以及弯曲与扭转叠加振动;约束模态则以弯曲振动形式为主。分析结果不但给曲轴的优化设计工作提供依据,而且为后续曲轴的动力学分析研究奠定基础。     

输流管道应力脉动的试验模态分析

本文应用应变导纳函数的概念来描述输流管道应力脉动的基本特性,并采用试验模态分析技术识别管道系统的模态参数,由模态参数的变化证明管道流—固耦合的影响。     

高速动车组车下设备对车体振动传递与模态频率的影响机理研究

提出包含车下设备的高速动车组整备状态车体模态频率数值计算方法,并通过有限元分析及模态试验,验证该方法的准确性。理论研究车下设备对车体振动传递特性的影响,定义车体的名义垂向一阶弯曲模态频率,并结合数值计算、振动传递分析与模态试验分析,分析车下设备悬挂参数对车体模态频率的影响机理。研究表明,采用弹性吊挂的车下设备将与车体形成耦合振动系统,且耦合振动系统在原车体垂向一阶弯曲模态频率附近产生一个新的低频振动分量和一个新的高频振动分量;低频振动振型为车下设备垂向振动与车体垂向一阶弯曲振动同相,高频振动振型为二者反相振动;随着车下设备悬挂刚度的变化,车体的名义垂向一阶弯曲频率将会发生"频率跳变"现象。     

具有锥齿轮啮合作用的转子系统振动分析

以某型传动功率较大的具有中央锥齿轮啮合作用和挤压油膜阻尼器的航空发动机转子支承系统为对象 ,采用弯扭耦合传递矩阵法计算临界转速、横向振动固有频率、稳态不平衡响应和初始弯曲响应。着重研究锥齿轮啮合作用下轴承力幅频特性 ,介绍寻找峰值转速的方法 ,发现在中央锥齿轮啮合作用下 ,出现了临界转速以外力幅最大的峰值转速 ,并对机匣振动幅频特性试验曲线进行分析。研究降低峰值转速下振动水平的方法及支承方案对发动机转子—支承系统振动特性的影响 ,得出了有工程参考价值的结论     

磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼的影响

在一般磁悬浮轴承转子系统上安装磁悬浮阻尼器,组成磁悬浮轴承与磁悬浮阻尼器组合支承转子系统.通过理论计算及试验模态分析,研究了磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼比的影响.结果表明,随着磁悬浮阻尼器等效支承阻尼的增加,系统第1,2阶弯曲模态的阻尼比显著增加,有利于系统越过前2阶弯曲临界转速.     

输流管道参数共振的试验研究

利用试验的方法研究两端固定输流管道在脉动内流作用时的参数共振特性,建立了一套输流管道试验系统,可以在定常流、脉动流和支承运动等情况下对悬臂、两端固定和两端铰支等多种边界条件的管道进行振动试验,同时给出了一些重要参数的有效测量方法。在对两端固定管道的试验中,重点观察和分析了第1振型1/2次谐波参数共振,并用试验的方法确定了相应的参数共振区域。将其与理论共振区域进行对比,二者在定性上得到了较好的吻合。     

复杂支承条件下分子泵转子动力学特性数值模拟与实验研究

为了有效提高复合分子泵转子系统的振动抑制效果,围绕与其密切相关的支承结构刚度特性展开研究。首先针对分子泵两端复杂支承条件,采用实验方法研究永磁轴承和橡胶减振垫的刚度特性;然后基于支承刚度特性建立分子泵转子系统数值模拟模型,采用模态分析法求解转子系统的特征频率及对应振型,采用谐频响应分析法求解转子系统在最大不平衡响应;最后搭建实验平台测试分子泵系统的振动特性。实验结果表明:所建立的数值模拟模型能够较好地预测分子泵转子系统的振动特性,合理设计分子泵支承结构能够有效提高分子泵转子系统的振动抑制效果。     

丁烯离心泵和柱塞泵的管道振动分析及阻尼减振研究

为解决某厂丁烯离心泵和柱塞泵进出口管道振动严重的问题,将阻尼减振技术应用于管道减振中.开展了对管道系统振动频率及振幅的现场测量,并运用CAESARⅡ软件对管道进行了模态分析,建立了管道系统与其振动特性之间的关系,通过对计算数据与实际测量数据进行对比,提出了该管系振动的解决方案;该方案采用阻尼减振技术,在不影响离心泵和柱塞泵正常生产的情况下,在管道的适当位置安装阻尼器,实现了工程减振改造.实际工程减振改造结果表明,加装阻尼器后管道系统的振动幅值大幅度降低至安全范围之内,减振效果十分明显,进而保证了柱塞泵和离心泵的安全运行.     

多支承变截面转子轴系模型求解及有限元验证技术

以200WM汽轮发电机组模拟轴系为例,运用模态综合法建立了动力学模型.采用二分法和LU分解法分别获得系统的固有频率和主模态,并采用Nastran软件进行有限元分析验证上述理论和方法的正确性.最后,根据工程实际中出现的激励方式,采用Newmark时间差分法和五点空间差分法联合求解强迫弯曲振动动力学响应,该工作不仅对于这类多支承变截面转子轴系的理论分析具有重要的研究意义,还对其结构优化设计具有十分重要的指导作用.     

具有可移动弹性支承输流管道的稳定性分析

研究了具有可移动弹性支承的输流管道的稳定性问题。建立了分段表示的运动微分方程以及弹性支承处的连续条件和边界条件,采用有限差分法导出了复特征方程,分析了弹性支承处的弹性常数、支承位置对输流管道振动频率和稳定性的影响,给出了稳定性区域图,指出了发散和颤振区域。     

小型山地烤烟烟杆拔杆机旋转辊刀系统模态分析

针对一种掘蔸式拔杆机的执行机构旋转辊刀系统,为进一步优化该系统的作业性能,利用UG进行了实体建模,采用ANSYS Workbench进行有限元模态分析,获得了该系统的前6阶的固有频率,以及各主要工作部件的典型振型。研究结果表明:1阶模态(105.76 Hz)主要表现为辊刀系统绕轴线的旋转运动;在2阶模态(261.51 Hz)和3阶膜态(261.99 Hz)下,辊刀系统表现为整体弯曲振动;在4阶模态(314.42 Hz)和5阶模态(314.72 Hz)下,辊刀系统主要表现为局部弯曲振动;在6阶模态(326.18 Hz)下,辊刀系统表现为局部弯曲扭转振动。上述系统模态属性,可为辊刀系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据。     

大型曲轴转子-轴承系统振动特性理论与实验的研究

分别通过仿真分析和实验研究两种手段,研究大型船用柴油机曲轴转子-轴承系统复杂的动力学特性。通过分析滑动轴承动力学系统及油膜动力系数,利用不同的刚度-阻尼-质量矩阵模拟滑动轴承,并以船用柴油机4-6S60MC-C(8030)相似曲轴转子-轴承系统为对象,分析不同支承方式在不同转速下的系统模态,以及轴颈处不同方向上的不平衡质量响应。另外,根据大型船用柴油机的动力学特点,研制了能够反映其动力学特性的曲轴转子-轴承实验平台。结果表明,忽略白噪声干扰信号的影响,理论分析可以描述系统的振动规律,特别是可以确认系统在弯曲振动时具有足够的精度。但是,当分析轴向振动时,理论分析结果与实验结果存在较大的误差,转速越高,误差越大。     

简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究

对两端受扭转弹簧约束的简支输流管在其支承简谐运动激励下的振动特性问题进行了实验研究,重点考察了不同流速下激振频率f变化对输流管道振动响应形态的影响规律。实验表明,在某些频率段上管道会发生多周期的复杂运动,并通过倍周期分岔而进入混沌运动。     

压电梁弯曲振动振幅分布特性的实验研究

对压电梁进行了弯曲振动模态有限元分析,讨论了压电陶瓷片与梁的组合方式对压电梁弯曲模态的影响,在此基础上,对压电梁B1和B3阶弯曲模态、振幅分布进行了实验研究。结果表明,当压电梁振动阶数较高时,陶瓷片的横向布置对梁的振动特性影响很小。研究结果对压电驱动技术具有指导意义。     

一端固定具有中间支承输流管道临界流速及稳定性分析

将微分求积法应用到5个边界条件下一端固定具有中间简支支承输流管道的横向振动问题研究中.基于输流管道的运动微分方程及边界条件,采用微分求积法进行离散化,获得由输流管道动力方程组及边界条件合成的矩阵表达形式.求解管道在不同中间支承位置处失稳时的临界流速.分析管道的失稳形式并发现在管道上存在一个特殊的位置ξl,逐渐增大流体流速到失稳临界值,当中间支承位置ξb<ξl时,管道先发生颤振失稳,而当中间支承位置ξb>ξl时,管道先发生发散失稳.研究发现输流管道的这个特殊位置随着管道材料与流体质量比的变化而不同,质量比越大,特殊位置ξl越靠近固定端.最后,讨论输流管道的质量比及轴向预紧力对发散、颤振失稳临界流速的影响.