基于弹性圆柱壳的柔性齿轮副建模及动力学分析

基于弹性圆柱壳理论,建立柔性齿轮副等效简化模型。首先采用具有时变刚度的弹簧模拟齿轮交替啮合过程,其中时变啮合刚度通过解析模型得到;同时采用径向和切向支撑弹簧模拟轴和轴承的柔性。接着根据能量原理,推导柔性齿轮副系统的动能、应变能、啮合弹簧势能以及支撑弹簧势能。随后基于微分求积有限法(DQFEM)对能量表达式进行离散,分别使用拉格朗日方程和Newmark迭代来求解柔性齿轮副模型的模态和动态响应。通过收敛性分析,研究模型的数值稳定性,再与ANSYS的有限元模型进行模态特性的对比,验证模型的正确性。然后分析柔性齿轮副模型的固有频率随转速的变化规律,并给出齿轮啮合模型自然频率的坎贝尔图。最后,通过与基于齿轮体刚性假设的扭振模型进行对比,从时域和频域两方面阐述齿轮柔性对系统动力学特性带来的影响。     

基于接触有限元的斜齿轮副啮合动态响应及频谱特性分析

基于ABAQUS商业有限元软件,采用三维接触有限元方法,建立考虑轴及轴承刚度的一对斜齿轮副-轴-轴承系统动态啮合有限元模型。分析齿轮副在仅释放从动轮旋转自由度、释放从动轮所有自由度、在从动轮中心施加轴向静推力3种工况下的啮合动态响应。对响应中的角速度、角加速度、法向动态接触力开展频域特征分析,相较于现有研究获得详细的频谱特性、幅值特性。研究结果表明,考虑轴与轴承刚度后,齿轮副的振动响应加剧;响应的频域中呈现以啮合频率为载波频率、以从动轮转频及其倍频为调制频率的调制现象。     

弹性圆柱壳结构振动有源控制理论分析

以两端为简支边界条件的弹性圆柱壳为研究对象,基于Donnell—Mushtari的壳理论分析了圆柱壳自由振动固有频率和结构模态,应用模态叠加方法得出圆柱壳在简谐点力激励下的响应。采用不同控制策略,对圆柱壳结构振动进行有源控制,并结合二次最优理论建立圆柱壳振动有源控制理论模型,得出不同控制策略下的最优次级力。基于所建模型进行计算机仿真,对两种控制策略下圆柱壳结构振动有源控制进行比较分析,所得结论对圆柱壳结构有源控制相关研究具有参考意义。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能力法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love’s理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,在计算加筋结构应变能和动能时,将加筋结构的作用影响平均在整个壳体区域。然后代入Lagrange方程得到频率方程。通过比较,计算方法所得到的结果与文献比较吻合。采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小。还研究了壳体和加筋结构参数的变化对圆柱壳自由振动频率的影响。     

柔性机械臂建模及动力学特性分析

以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象,对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度,利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数,通过假设模态法和汉密尔顿原理,考虑重力,建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹,在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组,获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。     

气流激励下弹性圆柱腔壳振动的实验研究

对风洞中弹性圆柱腔壳的流激振动及声进行了研究。对腔口流体自持振荡和腔内声振荡的压力及壳的振动加速度作了测量和谱分析，并对三者之间的相互影响进行了综合研究。研究结果表明，一般情况下，流体自持振荡对腔壳振动影响不大，但是，当自持振荡与腔内驻声发生耦合并形成共振时，对壳体的振动可产生重要的影响。此外，文中还给出了流激壳体各阶模振动的加速度均方根随流速的变化曲线。均方根值随流速大约是２．４次方线性关系。但     

参数对正交异性圆柱壳波传效应的影响

本文通过导出的正交各向异性弹性圆柱壳受轴向冲击载荷作用的运动方程的无量纲形式，利用广义特征线理论得到了沿特征线上的相容容方程。     

用波传播方法分析复合材料层合圆柱壳的振动

用一阶剪切变形理论获得复合材料层合圆柱壳的运动微分方程，再应用波传播方法分析其自由振动的频率。通过比较，本文的计算方法所得的结果与文献^[5]比较吻合。本文还研究了几种壳体参数对圆柱壳自由振动频率的影响。h／R的比值对频率影响当周向模态n=3时较大，n=2时次之，n=1时较小。E1／E2的比值越大，频率越大。辅层的角度在n较小时对频率的影响不大，在n比较大时，角度越小影响越大。     

柔性机械臂建模及动力学特性研究

以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象,对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度,利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数,通过假设模态法和汉密尔顿原理,考虑重力,建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹,在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组,获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。     

变厚度旋转圆柱壳的自由振动研究

为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的自由振动进行研究。考虑科氏力与离心力的影响,基于Sanders壳理论,将圆柱壳的位移场近似展开为Chebyshev多项式与边界函数乘积的形式,计算变厚度旋转圆柱壳的动能与势能,再根据Ritz方法获得变厚度旋转圆柱壳的频率方程。在此基础上,将所得结果与已有文献中的结果进行比较,验证了建模方法的准确性,并对计算结果进行了收敛性研究。最后比较了不同厚度变化形式下旋转圆柱壳的自由振动,并讨论了转速、厚度变化参数、圆柱壳长径比等参数对变厚度旋转圆柱壳自由振动的影响。     

柱壳液力成形弹性稳定性分析

利用非线性弹性稳定性理论,分析研究了壳体液力成形工艺中的开口圆柱壳弹性稳定性问题。计算结果表明不仅非线性弹性临界载荷远低于线性弹性临界载荷,而且更重要的是内压很大程度上有助于提高柱壳轴向弹性临界屈曲载荷,这样为内高压成形工艺提供了弹性失稳理论依据。     

含弹性基础压电功能梯度圆柱壳的振动分析

为分析多物理场下含双参数弹性基础压电功能梯度圆柱壳的自由振动特性,以含Pasternak-Winkler 弹性基础压电功能梯度圆柱壳为对象,采用1 阶剪切变形理论和Hamilton 变分原理推导多场作用下含弹性基础压电功能梯度圆柱壳的模态频率方程,讨论弹性基础参数、温度梯度、压电层的材料种类和功能梯度层的材料组分等对模态频率的影响。结果表明,模态频率随温度梯度的增大而减小,随陶瓷体积分数指数和弹性基础参数的增大而增大;选用BaTiO3时,圆柱壳的模态频率以及对温度梯度的敏感性均最大,而受外激励电压的影响最小;相较于外激励电压,温度梯度对模态频率影响较大。     

叠层开口厚柱壳静、动态分析的变分解

在文献[1－3]的基础上,根据应力变分和伽辽金变分原理导出混合变分方程,并将其转换成状态方程,使状态空间理论和变分原理相结合,给出了正交异性叠层开口柱壳静、动态分析的变分解。此解满足叠层壳的层间连续条件。算例表明,本文的方法具有较高的精度,并能较准确地计算层间应力。     

有限长圆管的弹性压缩损失

本文分析了预应力混凝土有限长圆管的弹性压缩损失,推导出一个公式概括了等配筋率和沿管长呈线性变化的变配筋率情况位移的计算,从而得到有效预压力的实用计算法,改正了苏联巴依柯夫的有限长圆管变配筋率情况有效预压力计算法的错误。概念清晰,方法简便,易为工程技术人员所掌握。     

基于分层法的土动力分析

研究了成层土的动力响应计算方法,推导了有关公式,并给出了移动荷载作用下的时程曲线.这一方法同样可用于分析冲击荷载所引起的场地土效应.     

多点激励力下圆柱壳振动响应优化设计

应用ANSYS软件进行单层圆柱壳基于离散变量的动态性能优化设计。采用APDL语言参数化编程,在不改变结构参数前提下,以三个简谐激励力的位置、相位为设计变量,激励力之间的距离为约束条件,壳体径向均方根速度为目标函数,设计了三层优化方案,最终得到使壳体总振动最小时的多个激励力位置、相位的最优设计。结果表明该优化设计有效,可为水下大型航行器的振动控制提供参考。     

基于ABAQUS圆柱壳减振装置振动特性研究

目的研究圆柱壳减振装置在货物包装中的振动特性。方法利用有限元软件ABAQUS对圆柱壳减振装置的材料属性进行精确建模,使用模态分析方法得到圆柱壳减振装置在径向、横向和周向的模态振型云图,以及所对应的固有频率,在此基础上研究减振装置材料的弹性模量和货物重力对减振装置振动特性的影响。结果减振装置的自振频率随着材料弹性模量和货物重力的增加而显著提高,结合具体实例将减振装置在无重力挤压下的最低自振频率由原先的11.25 Hz提高到19.51 Hz,在重力挤压下由19.51 Hz提高到31.24 Hz,避免了共振的发生。结论通过改变减振装置材料的弹性模量可以有效避开外部激励源的谐振载荷频率范围。     

基于Fluent的圆柱齿轮流量计的密封性仿真分析

通过对圆柱齿轮流量计进行二维简化建模,用Fluent仿真软件的ICEM CFD模块进行网格划分,利用Fluent仿真软件对圆柱齿轮流量计进行了计算和密封性的仿真分析,得出了其速度矢量分布图,并且给出了各泄漏量的计算公式和每种泄漏所占泄漏总量的百分比,即为以后的整个流量计的设计提供理论依据。,提高流量计的寿命具有重要意义。同时还省去了大量的人工计算过程,极大地加快了计算速度。