隔振器动力学参数的测试方法研究

阻尼系数和刚度系数是隔振设计中分析隔振器性能的重要参数,其测试技术是确定相应数值的有效途径。针对大阻尼粘性流体微振动隔振器,提出一种测试多参数模型阻尼系数和刚度系数的简化测试方法。应用机械阻抗等效将多参数模型简化为便于测试的两参数模型,通过自行设计相应的试验测试平台,对等效参数及隔振器各组件刚度系数进行测试。将数据处理所得振动模型数据输入到Simulink仿真模型中,得到隔振器整体等效阻尼系数和等效刚度系数,并与试验直接采用迟滞环法得到的对应参数进行比较,二者相对误差均在5%以内,有效地证明了本方法的可行性与可用性。本方法突出的优点为它还可以得到阻尼系数和刚度系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。     

汽车悬架整车动力学模型的参数辨识

根据汽车悬架动力学特性的理论知识,建立了七自由度汽车悬架整车动力学方程。推导了悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换,利用执行器作为激励,采用时域辨识方法对参数进行辨识。根据最小二乘估计递推算法,建立了从执行器到传感器的汽车悬架整车动力学模型,实现了悬架模型在线参数辨识,为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了基础。     

基于Euler Bernoulli理论的压电系统集中参数模型修正

摘要： 针对压电俘能系统悬臂梁结构集中参数模型的局限性,引入Euler Bernoulli梁振动模型。通过分析两模型在振动时相对位移传递率发现,集中参数模型在基础激励情况下,传递率峰值存在较大偏差。理论分析了Euler Bernoulli及集中参数模型在一阶模态附近位移传递率函数,对集中参数模型进行了修正。仿真结果表明修正后的集中参数模型相对位移传递率峰值与Euler Bernoulli模型在低阶模态吻合良好。     

基于动力学模型与参数优化的ISD悬架结构设计及性能分析

为寻找结构简单、性能优越的悬架结构(Inerter-Spring-Damper,ISD),对储能元件、支撑元件及耗能元件按不同位置构建21种工程上可行的拓扑结构,建立通用动力学模型。以簧上质量加速度及轮胎动载为目标进行优化,获得每种结构的元件参数。与传统悬架对比发现有12种新型结构性能优于传统悬架。对典型结构分析表明,动力学建模与参数优化方法在ISD悬架设计中具有一般性、通用性。     

层流流体管路分段集中参数键图模型研究

 对传统管路分段集中参数模型进行修正，通过引进动摩擦液阻，提出了适用于研究层流管路动态特性的分段集中参数键图模型、对比该模型与特征线法(method of characteristics)的仿真结果，表明所提出的管路模型是一种高精度模型． 该模型结构简单、计算参数少，适合于复杂管路系统的建模分析.     

印刷机械传动系统动力学一般模型的建立及其数值仿真

对一个典型的印机传动系统，用一种新的方法模拟扭转推动，估算了系统国有频率及主掺型，并对银动响应和动力学载荷因子进行了预测。预测结果与实验测试结果完全一致。     

基于等几何分析的参数化曲梁结构非线性动力学降阶模型研究

模型降阶方法通过构造全阶模型的低阶近似模型有效提升了求解效率,同时也保留了原阶模型的主要信息从而保证了较高的计算精度。对于结构非线性以及参数化的模型降阶问题,常需要重复计算刚度矩阵等非线性以及参数依赖项,求解效率较低。此外,当参数化模型的几何形状改变时,往往需要重复进行CAD与有限元(FEA)模型的转换,这对于复杂结构较为耗时。等几何分析采用描述几何形状的非均匀有理B样条(NURBS)插值物理场,实现了CAD与FEA模型的统一,消除了两者之间繁琐的模型转换过程,其具有几何精确、高阶连续等优点,并且几何形状在细化过程中保持不变,非常适合于薄壁类结构的分析以及参数化表达。该研究结合等几何分析、特征正交分解(POD)以及离散经验插值方法 (DEIM)研究参数化的平面曲梁结构的非线性动力学模型降阶问题。数值结果表明,基于等几何分析的POD-DEIM降阶模型能够显著提升平面曲梁结构的非线性动力学计算效率,并且该模型对于参数化以及变载荷等情形显示出了良好的适应性。     

基于阻抗模型的玻璃棉声学参数反演方法研究

为了能准确获取玻璃棉材料的声学参数,文章对玻璃棉声学参数在不同阻抗模型下的声学参数进行了反演。采用了厚度分别为22 mm和44 mm的玻璃棉样本实测吸声曲线及各声学参数,选取四种常用阻抗模型,通过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对玻璃棉材料进行声学参数的反演,并选择反演效果最优的模型进行敏感性分析。比较各参数反演结果的误差比,并对比不同模型描述的吸声曲线与测试曲线的一致性,最后量化并比较Johnson-Champoux-Allard (JCA)模型中各参数对吸声系数的影响程度。研究表明,使用GA结合JCA模型或Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL)模型反演的参数值与测试值误差较小;JCA模型适用于玻璃棉材料的声学参数反演,模型中流阻率和曲折度的敏感性较高,反演过程需保证其精确度。     

动力学系统局部非线性参数辨识的动态规划法

根据系统辨识问题最优控制解的概念，将现代控制理论中解决最优控制问题的动态规划方法用于辨识结构动力学系统中局部非线性结构的物理参数。这类系统由模型参数已知的大的线性主结构与一个或多个非线性子结构组成。所提出的方法适用于解决航天器以及工程机械结构中的连接结构、连接部件的参数识别问题。     

含随机参数的空间柔性梁动力学模型

研究含随机参数空间柔性梁作大范围运动的动力响应问题。基于虚功原理建立随机参数空间柔性梁动力学模型,利用多项式混沌结合高效回归法将其转化为完全隐式纯微分方程,通过可变秩法获得响应函数展开多项式系数,进而获得柔性梁变形响应量数字特征。以物理、几何参数具有随机性自旋空间柔性梁为例,获得动力响应统计意义下的解,通过与Monte Carlo法结果比较,验证该方法的正确性及有效性。计算结果表明,利用随机参数的动力学模型能客观反映空间自旋柔性梁动力学行为;部分随机参数的分散性对柔性体动力响应影响不可忽视。     

基于损伤模型的钢筋混凝土梁剪切破坏全过程分析

剪切破坏是钢筋混凝土梁的典型破坏形态,但迄今为止并未建立起较为准确的分析方法。该文尝试基于混凝土弹塑性损伤本构关系和非线性有限元分析方法,对钢筋混凝土梁的剪切破坏全过程开展较为精细的数值模拟研究,并对某剪切破坏梁试验与其数值模型的裂缝发展过程及力-位移曲线进行了对比分析。结果表明,该文采用的方法能够较好地模拟钢筋混凝土梁在剪切破坏全过程中的整体非线性响应,并能够追踪梁中裂缝产生和发展的全过程。该文模型将为钢筋混凝土构件剪切破坏研究提供一条可行的途径。     

变形多孔介质流固耦合模型及数值模拟研究

假定骨架、固体颗粒和水均是可压缩的,在此基础上采用两相不混溶流体的理论推导了水的连续方程,通过引入气压恒定这一假定进一步简化为水的非饱和渗流连续方程。基于广义Biot理论给出了固体骨架积分形式的平衡方程,结合非饱和渗流连续方程采用加权残值法推导了流固耦合方程组的有限元列式。通过干燥介质吸水的数值模拟来考察非饱和流固耦合模型的预测能力,数值模拟的结果表明耦合模型可以准确地反映吸水过程的规律。将耦合模型应用于水下大断面隧洞开挖的瞬态分析,可以模拟出开挖引起的EDZ区域孔隙水压力急剧升高、有效应力减小、渗透系数动态变化以及排水对洞室稳定性的影响,计算的结果与国外大型原位实验的一般性观测结论相吻合。     

非均质混凝土材料破坏的三维细观数值模拟

在随机骨料模型的基础上,采用特征单元尺度对网格进行剖分,建立了非均质混凝土材料损伤破坏及宏观力学特性研究的三维细观单元等效化模型。对单轴拉伸、单轴压缩条件下湿筛混凝土试件的破坏过程及宏观力学性能进行了模拟分析;研究了混凝土梁的三分点弯拉力学特性,并与平面模型结果作了对比。研究表明：1) 与平面计算模型相比,三维模型更真实地模拟混凝土材料在外荷载作用下的损伤破坏过程,更准确的描述非均质混凝土材料的宏观力学性能,且与实验结果吻合;2) 骨料空间分布形式基本不影响混凝土材料的宏观弹性模量及强度,但影响其破坏过程和破损路径;3) 与随机骨料模型等细观力学方法相比,该方法具有高效性。     

建筑物拆除爆破数值模拟方法的研究

通过总结文献资料,提出了基于平面杆系有限元和DDA的建筑物拆除爆破数值模拟系统,探讨了数值模型的建立方法和在建筑物拆除爆破模拟方面的应用。     

纤维缠绕复合材料壳体刚度衰减模型数值模拟

应用微分几何理论,推导出纤维缠绕复合材料壳体的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程,得到缠绕过程的动态仿真模拟数据。将封头处变化的缠绕角、厚度等实际工艺参数直接用于壳体结构的理论分析。采用叠层的增量本构关系,模拟层合板壳结构的损伤过程,建立了损伤后刚度衰减模型及刚度退化准则,并通过实验确定了刚度衰减系数。应用此模型对纤维缠绕复合材料压力容器进行了数值分析。结果表明:纤维缠绕复合材料压力容器封头处损伤会导致其弯曲刚度降低,这是影响轴向变形的重要因素。      

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL VERIFICATION OF A NEW MODEL FOR FATIGUE LIFE

Abstract— A new model for fatigue life prediction has been presented[1]. The model is based on Palmgren-Miner's rule in combination with a level crossing analysis. Here an effort is made to verify the model, numerically and experimentally. Data from the literature and experimental data generated by us have been compared with fatigue life predictions made with the new model. The data have also been compared with traditional fatigue life estimations based on the rain flow count method. The fatigue lives predicted by the new model often agree better with actual lives than predictions made with the RFC-method. This is especially pronounced when the loading sequence is very irregular, i.e. when the sequence contains many small cycles superimposed on large cycles. The new method is both fast and simple to use.     

径向-轴向碰摩双盘转子-机匣系统的数值仿真分析

基于一新型径向-轴向复合碰摩双盘转子-机匣力学模型,利用数值积分和Poincare映射方法,对转子-机匣系统由于径向-轴向碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转速和偏心量变化的分岔图和一些典型的Poincare截面图、相轨图、轴心轨迹、幅值谱图和时域响应等。研究结果表明:径向-轴向复合碰摩弯扭耦合系统具有很强的非线性,拟周期和混沌是系统碰摩的主要特征。系统参数的改变对系统响应的特征有较大的影响,随转速的增大表现为“周期→拟周期→周期→拟周期→周期→混沌”的演变过程。偏心比较小时,系统为周期1运动,超过某一值后,系统直接演化为混沌运动,或演变为拟周期运动,并最终进入混沌。碰摩时谐波成分存在,静子的频率成分较转子更为丰富,主要分布在两个区域,即1倍工频及其周围的高低频率成分,3倍工频及其周围的频率成分。静子的振动特征表现出了类似转子的演变规律。     

弹塑性复合材料多尺度计算的模型与算法研究

对材料非线性多级分析的计算模型与算法进行研究,重点是单胞分析算法构造问题。采用近似技术建立非线性分析的本征应变矩阵,使方法具有简单与实现方便的特点,在此基础上构造了针对弹塑性材料均匀化分析的一致性算法,以两种材料组成的复合材料为例进行了例题计算,验证了文中方法的有效性。并讨论了进一步值得研究的问题。     

A NUMERICAL MODEL FOR STEADY NONPOINT SOURCE DISPERSION OF WIND-BLOWN FINE PARTICLES FROM STORAGE PILES AND EXPERIMENTAL STUDY

This study is concerned with modeling of the loss of fine dust from storage piles and their dispersion in the atmosphere. The results of downwind particulate dispersion are tested by means of a two-dimensional wind tunnel model using tracer particles. The study shows that a wind barrier located two to three pile heights upstream will effectively reduce the wind blowing of fine particles from storage piles and the downwind particle density. The tracers used in the experiment are smoke, magnesia, latex, and glass particles. The particle sizes studied range from 15 μm to 75 μm. Experimental results indicate that the effects of particle settling due to gravity force will be negligible when the particle settling velocity is less than 0.03 m/s. If particle size is less than 15 μm, particles will most likely remain in a suspension state over a long distance. Finite difference techniques are used for steady state numerical simulation of particulate dispersion. The effects of the particle sizes, wind velocity, and the ground conditions on the downwind particle density distribution are presented.     

A NEW MODEL FOR THE NUMERICAL DETERMINATION OF PITTING RESISTANCE OF GEAR TEETH FLANKS

Abstract— A numerical model for determining the pitting resistance of gear teeth flanks is presented in this paper. The model considers the material fatigue process leading to pitting, i.e. the conditions required for crack initiation and then simulation of fatigue crack propagation. The theory of dislocation motion on persistent slip bands is used to describe the process of crack initiation, where the microstructure of a material plays a crucial role. The simulation of crack growth takes into account both short crack growth, where the modified Bilby, Cottrell and Swinden model is used for simulation of dislocation motion, and long crack growth, where the theory of linear elastic fracture mechanics is applied. The stress field in the contact area of meshing spur gear teeth and the functional relationship between the stress intensity factor and crack length are determined by the finite element method. For numerical simulations of crack initiation and crack propagation in the contact area of spur gear teeth, an equivalent model of two cylinders is used. On the basis of numerical results, and with consideration of some particular material parameters, the service life of gear teeth flanks is estimated. The developed model is applied to a real spur gear pair, which is also experimentally tested. The comparison of numerical and experimental results shows good agreement and it can be concluded that the developed model is appropriate for determining the pitting resistance of gear teeth flanks.