基于特征线—快速傅里叶变换法的轴向柱塞泵流固耦合振动特性研究

轴向柱塞泵为流固耦合机械设备。工作时,振动特性较为复杂。使用特征线—快速傅里叶变换法（ MOC-FFT）对柱塞泵中由流固耦合所引起的振动特性进行了研究。利用特征线法求解流固耦合振动偏微分方程（1）,得到时域信号,再使用快速傅里叶变换法,可得到管道系统的固有频率。该方法既拥有特征线法针对耦合振动建模清晰,计算简便等特点;又利用快速傅里叶变换法将振动特征转换至频域中。通过对频域振动特性的研究,得出A10V型柱塞泵工作中应避开的工作振动频率成份,以及斜盘摆角、压力、转速对柱塞泵由流固耦合引起的高频振动谱线影响变化规律。     

并联轴向柱塞泵过渡区域脉动特性分析（英文）

并联轴向柱塞泵具有结构简单、能效高的特点,但柱塞泵内部结构配流盘排油单边腰型槽拥有双配流窗口,柱塞在经过配流窗口进行吸排油转换时,柱塞腔内闭死容积及通流面积的变化会产生较大的压力冲击和噪声,影响并联轴向柱塞泵的使用寿命和系统的稳定性。针对该问题,理论分析了柱塞泵运动学关系、配流盘配流面积等,利用多学科软件AMESIM建立了单柱塞模型,在此基础上构建整泵仿真模型。通过对单柱塞模型偏转角度和阻尼槽深度角进行分析,优化过渡区域几何关系,得到偏转角为7°,阻尼槽深为6°,该配流结构最为合理。进一步搭建试验台,对整泵的压力脉动进行试验验证,验证了模型的准确性,并得到随着负载压力的增大,输出压力脉动变大。     

故障模式下斜盘式轴向柱塞泵的流体振动传递路径分析（英文）

轴向柱塞泵是液压系统中的核心元件,其性能直接决定了整个系统的安全性和可靠性。而轴向柱塞泵故障也时常发生,最为常见的是三大摩擦副及轴承的失效故障。常常出现压力脉动、流量不达标、油液泄漏量大、壳体振动异常等多征兆问题,致使工作人员对其故障的溯源难以精准判别。但是轴向柱塞泵发生故障时壳体的异常振动对于各故障模式下其表现出来的时/频域曲线均不一致,所以本文对轴向柱塞泵正常及各种故障模式下进行流体振动产生机理及传递规律分析;建立柱塞泵流体振动传递路径模型及振动微分方程;利用MATLAB求解得到柱塞泵各模式下前、中、后壳体振动响应时/频域曲线,并提取典型故障特征信号。为轴向柱塞泵各故障模式下诊断提供理论依据。     

基于AMESim的轴向柱塞泵流量脉动特性仿真研究

流量脉动特性是轴向柱塞泵的固有特性,是影响轴向柱塞泵工作性能和液压系统稳定性的重要因素。为减小轴向柱塞泵的流量脉动,理论分析了其运动特性和流量脉动特性;基于AMESim软件建立了仿真模型,得到了不同柱塞数目、转速和斜盘倾角情况下的流量脉动曲线。研究结果表明:轴向柱塞泵的流量脉动随柱塞数目增加、转速提高和斜盘倾角的增大而减小,研究结果为减小轴向柱塞泵的流量脉动提供了参考依据。     

基于快速傅里叶变换的车身镀锌钢板点焊接头超声检测

以镀锌钢板代替冷轧钢板作为汽车车身制造材料可以提高轿车整体使用寿命,但镀锌钢板可焊性差,加之薄板点焊接头超声检测可靠性差,至今没有良好的无损检测解决方案。对此提出了将数字信号处理技术融入超声检测过程的研究方法。结果表明,该方法可有效提高镀锌薄钢板点焊接头超声检测的可靠性。     

水锤激励下压裂管柱振动响应特性研究（英文）

启停泵工况下,由于边界条件突变,压裂管柱内初始流动平衡体系被打破,产生水锤现象,从而造成管内液体流动参数随时间突变。水锤现象将引起管柱的剧烈振动,严重时甚至会造成管柱破裂与失效。为定量分析启停泵工况下压裂管柱的水锤效应及振动响应,建立了压裂液-管柱的流固耦合四方程模型,采用特征线法和空间插值法分析了井口及不同井深处管柱内的流速、动压力、轴向振动速度以及轴向附加应力的变化规律。研究结果表明:启泵过程中,由于压裂泵组排液流量具有一定周期性,会引起压裂管内液体流动压力变化,从而产生管柱附加应力,可能引发管柱振动;压裂液的压力波动值及管柱轴向振动速度随着井深的增加而减小。停泵阶段,受管内液体压力积聚影响,井口附近产生水锤压力波,并向井下传播,此时井口压力变化值最大,井底最小。此外,受管内压力变化影响,压裂管柱产生附加轴向拉力,且井口处最大、井底处最小。相较启泵工况,停泵工况更容易对管柱产生破坏。     

基于瞬变流法的舰船管路阀门泄漏检测研究（英文）

由于管路阀门的泄漏会影响瞬变压力波的波形和衰减特性,瞬变流法可用来检测管路中阀门的泄漏。采用Flowmaster流体仿真软件建立了典型的舰艇管路阀门系统模型,对管路阀门泄漏对管内瞬变压力波的影响进行数值模拟仿真,研究泄漏阀门开度、管内流速和压力等因素对管内瞬变压力波的影响。在此基础上,提出了下一步应开展的主要工作。这对于管路阀门泄漏状态的检测,对于提高舰艇运行安全性,保证舰艇战斗力的发挥有着极为重要的意义。     

汽车发动机振动及噪声辐射特性研究（英文）

以某汽车V型发动机为研究对象,采用有限元和边界元法对其结构振动和辐射噪声进行研究。通过模态试验数据修正发动机结构的有限元模型,确保模型的准确性。基于表面振动测量数据,采用边界元法预测发动机表面所辐射的噪声分布,并与采用九点声压法测得的整机噪声结果对比。结果表明:基于表面振动法所预测的噪声辐射与实验测量的结果相吻合,为发动机的低振动噪声设计提供一种简单有效的计算方法。     

基于刚柔耦合的混凝土泵车臂架浇筑特性分析（英文）

混凝土泵车臂架属于大型柔性机械臂。由于受到激振力和混凝土载荷的影响,泵车臂架在工作中产生振动,影响浇筑质量和臂架强度。针对泵车水平定点浇筑的工况,计算了泵车臂架所受载荷,基于ANSYS和ADAMS软件建立了混凝土泵车臂架的刚柔耦合模型,对臂架水平状态下高压和低压工况进行了仿真,并计算了臂架强度,验证了该臂架满足设计要求。仿真结果表明:该方法适用于大型柔性机械臂的仿真,可以为该类结构的设计与校核提供理论指导。     

基于局部模态特征结构修正的变速箱振动控制（英文）

针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化。仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径。     

人-椅系统的人体水平振动特性研究（英文）

为提高汽车座椅设计水平,针对目前汽车座椅在水平振动激励下人体的振动特性研究不深入和水平振动仿真实验方法不新颖等问题,以自行设计改装的分裂式汽车座椅与普通汽车座椅为研究对象,开展人-椅系统的人体水平振动特性研究。通过开展人-椅系统水平振动实验,研究汽车座椅在水平激励下人体的振动特性,实验计算得到振动信号的功率密度谱、加速度加权均方根(A_W)以及振动剂量值(VDV),最终计算出水平振动信号的传递率曲线。研究表明:在水平振动实验条件下,相对于普通汽车座椅,通过改进的分裂式汽车座椅传递率峰值更小,具有更好的减震效果,能有效提高汽车座椅的舒适性;人-椅系统的水平振动传递率在2-4 Hz之间达到峰值,在5 Hz左右逐渐趋于平缓,人体头部的传递率峰值略大于肩部的传递率峰值。此外,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS/Life MOD进行了汽车座椅水平振动仿真实验,与水平振动实验对比分析,发现其结果具有一致性。研究结果对于汽车座椅的设计有着参考价值,对客观分析汽车座椅水平振特性具有重要意义。     

基于单向流固耦合的混流泵减重技术研究

混流泵应用轻质材料是减重的主要措施之一。基于CFturbo叶轮机械设计软件开发混流泵,提出在叶轮、导叶中采用不同轻质材料组合的方案,并基于CFD仿真单向流固耦合技术,从混流泵的外特性曲线性能、叶轮及导叶的应力与形变3个方面,对6种组合方案综合评估,验证单向流固耦合技术分析方法对轻质材料在混流泵中应用的可行性。结果表明：不同材料的叶轮对混流泵的性能影响较小;在不同流量下,叶轮与导叶采用不同材料时的最大应力与最大形变分别发生在叶片轮缘处和导叶进口处,并且最大应力值和最大形变量随流量的增加反而减小;叶轮和导叶采用轻质材料的3种可行的组合方案中,混流泵的总质量最小为29.74 kg,减重比达16.86%;最大为32.08 kg,减重比达10.32%。     

基于分子动力学的金属钛纳米振动切削研究（英文）

采用分子动力学模拟方法进行了金属钛的纳米振动切削和普通纳米切削的比较研究。结果表明:在相同仿真条件下,单向振动X、Y向切削力平均值仅为普通切削的1/3左右;椭圆振动切削(elliptical vibration cutting,EVC)相比单向振动切削,剪切角变大,切屑的塑性变形降低,同时主切削力以及背吃刀力值均降低;单向振动切削和EVC的切削温度呈近似正弦脉冲变化,对比普通加工,振动切削的温度显著下降;相比于单向振动切削EVC的工件平均切削温度略高。     

基于尺度不变特征变换的车牌特征提取及BBF匹配方法（英文）

针对传统车牌特征提取及匹配不足,提出了基于尺度不变特征变换(Scale-invariant feature transform,SIFT)的车牌特征提取及(Best Bin First,BBF)匹配方法。通过构建车牌字符标准模板,采用SIFT算法提取标准模板和待检测车牌中每个字符的SIFT特征向量,主要包括车牌高斯差分(Difference of Gauss,DoG)空间极值点检测,去除边缘相应点和低对比点,确定特征向量的方向和生成车牌特征向量。利用BBF(Best Bin First)算法完成标准模板特征向量与待检测车牌特征向量匹配,并获取识别结果。最后给出实验分析,证明该算法的识别率。     

流热固耦合下的双螺杆压缩机转子结构特性研究

针对双螺杆压缩机工作过程中转子的结构特性问题,综合考虑压缩机产生的压力场和温度场,对螺杆转子进行流热固耦合研究。通过有限体积法求解压缩机工作过程中产生的压力场和温度场,采用数值插值技术将其加载到转子的结构网格上,建立转子的真实受力模型。进一步求解转子的静平衡方程得到转子的位移场和应力分布,并利用L形大直径掩埋管道对所提出的方法进行验证。研究结果表明:温度场是螺杆转子产生较大变形和应力的主要原因,选择合适的转速可以降低转子的变形和应力。研究结果对压缩机的结构设计和优化有一定的理论意义。     

基于细长杆理论的张紧型锚链振动特性分析（英文）

为探索系泊状态下张紧型锚链的动力学行为,基于细长杆理论建立了该新型锚链的数学模型,并分别采用理论解析法和基于ANSYS的有限元法对该模型进行了验证。通过数值仿真得到了锚链在张紧力作用下的横向振动固有频率和振型,其数值解与理论解的误差在8%以内,该模型符合工程应用的要求。通过对锚链在0-200 Hz的扫频分析,得到了锚链最易发生的共振频率。理论计算与数值仿真结果表明:基于细长杆理论模型应用于船舶锚链振动特性分析具有较高的精度,可为避开与海浪等外界因素达到共振,提高漂浮结构的稳定性和锚链的初期设计提供理论依据。     

基于超声短时傅里叶变换的液压管路内油液压力测量方法研究

阐述一种利用超声波测量管路内油液压力的方法：使用专用调压设备向钢管中的液压油施加压力,利用中心频率4 MHz的宽带超声换能器在钢管外壁对管内的液压油进行探测并获取反射超声回波信号,然后利用短时傅里叶变换对不同压力下超声回波信号的时间-频率谱与相同压力下时间-幅值谱进行分析。结果表明：随着钢管内液压油承受压力的增加,超声声速变大,声衰减系数变大。对管路内油液压力与超声声速、声衰减系数的关系进行拟合后得到函数关系,可以通过测得的超声声速、声衰减系数反演得出液压油压力。     

基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究（英文）

为解决热变形对主轴寿命及加工精度的影响,对高速电主轴的温升特性进行研究。首先建立了电主轴的热-结构耦合模型,然后利用ANSYS软件进行热态模拟,分析稳态温度场的分布以及电主轴的热变形情况,最后探讨了主轴转速与切削力的变化对电主轴温度的影响。研究结果表明:所用方法可有效模拟电主轴工作过程中温度场分布以及热变形,仿真与实验结果基本一致,为电主轴温度控制提供参考。     

热流固耦合下微观织构配流副摩擦特性的研究

建立带有矩形微观织构配流盘的配流副数学模型,运用有限差分法求解极坐标下的Reynolds方程和能量方程,通过松弛迭代法得到符合精度要求的离散数值解,并将数值解导入MATLAB做出油膜压力云图、温度云图和弹性变形云图.最后改变矩形织构的参数得到配流副的润滑特性值,对比结果发现:织构的边长越大,润滑效果越好,但是不同的边长...     

基于FlexRay总线的故障测试系统设计（英文）

FlexRay总线是一种新型的汽车总线,由于汽车中的线控系统要求FlexRay总线具有较高的可靠性,因此设计能够测试该总线可靠性和鲁棒性的测试系统非常重要。设计的测试系统包含六个FlexRay节点,每个节点配备了微处理器、FlexRay控制器以及各种接口电路,能够与各种传感器连接完成相应数据通讯。该系统的故障产生器能够生成预定义的各种故障的故障帧,通过测试其它节点的反应来评估FlexRay总线的可靠性。实验结果表明:该测试系统能够产生各种模拟故障的故障帧,具备迄今为止任何FlexRay分析器所不具备的优势。