风力机组整机多体动力学建模与动态特性研究（英文）

选取某MW级风力发电机组为研究对象,设计了机组运动拓扑结构图,构建了风机整机的刚柔耦合多体动力学分析模型,并与气动力计算软件Aero Dyn和控制求解器通过接口力元实现联合仿真。模态分析计算得到了整机前6阶固有频率和模态振型,分析可知机组与关键转速区间激振频率不发生共振。动态仿真计算得到了3种不同工况下风机塔架迎风方向的位移、加速度动响应以及叶片三坐标方向的叶尖挠度,分析发现阵风期间塔架位移突然增大且瞬时波动剧烈;叶片的x方向叶尖挠度值最大,可能使叶片和塔架发生碰撞。     

金属高温氧化的计算模拟研究

简要介绍和评述了电子、原子和微米尺度层次上的计算模拟方法，在此基础上按照各个尺度层次上的金属高温氧化的主要方向综述了国内外的计算模拟研究进展，主要涉及初期氧化微观过程与膜结构、活性元素效应（REE）机理、扩散与氧化动力学和氧化膜内应力形成与释放四个方面，包括作者开展的一些工作.  〖HT5”H〗中图分类号：〖HT5”SS〗〓〓 〖HT5”H〗文献标识码：〖HT5”SS〗A〓〓     

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 通过测量氢光谱可见谱线的波长，较准确测定了氢的里德伯常数，并对计算氢的里德伯常数A类不确定度的三种方法进行了讨论。结果为首先求x〖DD(-*2〗—〖DD）〗和y〖DD(-*2〗—〖DD）〗以及Sx〖DD(-*2〗—〖DD）〗和Sd〖DD(-*2〗—〖DD）〗，再通过不确定度的传递公式所得SR〖DD(-*2〗—〖DD）〗最小。     

基于光纤光栅应变监测的风机叶片损伤识别及预警

风力发电机在运行过程中叶片容易损伤,存在安全隐患。为了对风机叶片的损伤状态进行识别和预警,通过光纤光栅传感器采集得到的应变数据,建立基于应变的叶片材料损伤模型;在有限元分析软件ABAQUS中建立风机叶片结构的有限元模型,通过模态分析得到叶片的固有频率。同时对应变数据进行傅里叶变换,分析叶片损伤状况的频率特征,并与固有频率对比判断叶片是否发生共振;最后,根据风机叶片运行过程中采集的应变时序数据,采用深度学习方法进一步对风机叶片的损伤程度进行识别。实验结果表明：基于光纤光栅应变数据,从风机叶片材料应变监测、模态频率监测和神经网络模型识别3个方面对叶片损伤进行综合分析和预警是一种可靠且高效的方法,对风机健康监测和安全运行具有重要作用。     

轴流风机叶片优化设计仿真与模态分析

针对轴流风机在运转过程中,会碰到由于叶片的共振而引起的工作性能下降,本文利用计算流体力学(CFD)和模态分析理论,通过建立优化设计叶片的有限元模型进行仿真和模态分析,得到三种类型叶片在额定转速下流量-静压曲线和叶片的各阶固有频率及相应振型图,分析了进行叶片优化后风机性能有所改善的原因。结果表明,优化设计后改善了轴流风机工作性能,最大流量提升了5.8%,最大静压提升了7.3%,并通过差值比较得出叶片表面布置为逆螺旋三棱柱体为最佳优化方案,其叶片固有频率升高2.3%。     

液压金刚石飞切机床整机模态分析

以我国自主研制的某液压金刚石飞切机床为研究对象,对考虑地基的机床整机动态性能进行研究。使用UG和ANSYS Workbench联合仿真对机床整机进行有限元模态分析,得到机床的前6阶固有频率和振型;运用模态测试系统对机床整机进行模态测试,基于实模态参数识别方法获得机床的模态参数。通过有限元仿真与试验结果对比分析发现,前6阶固有频率误差均不超过10%且对应模态振型基本一致,验证了研究结果的正确性。机床整机低阶模态振型表现为床身系统相对地基的整体转动与平动,说明机床整体机构设计合理,为机床整机进一步的时变多体动力学规律预测奠定了基础。     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

微型移动龙门式铣床结构优化设计

针对某微型移动龙门式数控铣床的结构薄弱处,提出一种基于拓扑优化以及正交试验设计方法的整机优化设计方法。首先,建立其本体有限元模型,在具体工况下对其进行了静力学分析,得到了位移、应力云图;通过模态分析,得到其前十阶模态固有频率和主振型。根据有限元分析结果,基于拓扑优化原理,以最小应变能为目标函数,立柱质量为约束条件,对微型铣床立柱进行了优化设计;采用正交试验的方法,以工作台自重下最大位移为优化目标,T形槽大小、槽间距、工作台厚度和工作台支撑面积为设计变量,对工作台进行了优化设计。最后对优化后整机结构进行了有限元仿真,结果表明优化后整机静动态性能有了明显提高。     

基于ADAMS和ANSYS的机械臂刚柔耦合运动学分析

针对机械臂的设计要求,设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂,利用ADAMS建立机械臂的刚性体模型,仿真得到不同时刻的运动参数曲线;利用ANSYS建立指定部件的柔性体模型,得到不同阶数的模态频率和模态振型值;利用ADAMS和ANSYS进行联合仿真后,得到机械臂的刚柔耦合模型,仿真结果表明:柔性体模型在z方向发生了微小位移变化,x、y方向位移波动范围增加了10 mm。利用Altium Designer软件绘制控制电路图并进行了实物制作,实验结果表明该机械臂具有广泛的适用性。     

前缘磨蚀对风力机叶片材料特性影响的数值研究

为探究风沙环境下前缘受损风力发电机叶片的载荷变化,基于有限元法对受损叶片进行数值模拟,研究不同载荷、不同冲蚀程度以及不同材料对叶片的应力、位移、固有频率的影响.结果表明:当冲蚀程度在0 mm×0 mm至1 mm×1 mm之间,冲蚀的深度和厚度对叶片应力的影响较小;叶片材料密度增大,风轮的转速增高,对叶片的应力影响较大;提高风速虽然使叶片气动载荷增大,叶片整体应力增大,但是应力趋势变化不明显;冲蚀程度增大对叶片位移影响较小;提高风速或者提高风轮转速会使叶尖最大位移增大,同时材料密度大的叶片位移更大;在叶片的前3阶模态分析中,冲蚀程度对叶片影响极小,在第8阶模态中,随着冲蚀程度增大,叶片的固有频率逐渐减小.