基于传递矩阵与有限元法对陶瓷电主轴转子动态特性的分析

目的求解170SD30-SY无内圈陶瓷电主轴转子的固有频率,分析转子动态特性．方法利用Prohl传递矩阵法、有限元法对陶瓷电主轴转子进行了固有频率的计算和仿真分析,并绘制位移与频率、刚度与频率曲线,对陶瓷电主轴转子动态特性进行分析．结果通过Prohl传递矩阵法求解的结果与有限元仿真结果对比,固有频率误差最大为12％,有限元分析得出转子前四阶振型,主轴前端振动范围及刚度与固有频率的变化趋势,从而便于研究预紧与振动之间的关系．结论通过计算与仿真验证,证实两种方法的可行性及有限元法便于求解分析,得出陶瓷电主轴的固有频率高于普通钢轴,增加刚度有利于固有频率的提高,为陶瓷电主轴转子的动态特性分析提供充分依据．     

基于球面滚子机构的车辆座椅非线性悬架设计

线性座椅悬架低频隔振能力差,为提高非公路车辆的振动舒适性,基于球面滚子机构设计了座椅非线性悬架,建立了主要设计参数与其力-位移特性间关系的数学模型,进而确定了悬架的主要设计参数。基于ADAMS软件和试验方法,测试了悬架的力-位移特性和振动传递率特性。结果表明:所设计的悬架具有高静态刚度和低动态刚度,最低的隔振频率低于传统的线性座椅悬架。但是,悬架的内摩擦对其低频隔振性能影响较大,需要关注。     

汽车主减速器非线性振动特性仿真

研究了汽车主减速器主传动齿轮的振动特性,考虑汽车主减速器传动中的齿侧间隙、时变啮合刚度、啮合冲击等非线性因素,建立变参数、弯扭耦合的8自由度非线性动力学模型,分析了主减速器周期、拟周期、混沌等3种典型振动形态,并对不同参数对系统非线性动态响应特性的影响及系统参数与关联维数、最大Lyapunov指数等非线性特征量之间的关系进行了仿真研究.结果表明,激励频率、刚度比、阻尼比等参数的变化对主减速器振动形态的影响形式有一定的规律性,非线性特征量对于主减速器振动特性具有足够的敏感度,能够表征主减速器的不同振动形态,并通过对实测3类主减速器振动信号的分析进一步验证了该结论.     

逆子结构传递路径分析方法

利用整车系统和子结构频响函数计算动力总成悬置动刚度,对振动信号进行小波降噪处理,结合工况振动参数计算载荷,然后进行振动或噪声传递路径分析。以一款微型客车为对象对该方法的有效性进行验证。结果表明,该方法与传统传递路径分析方法的精度相仿,但效率比传统方法提高了约50%。     

关于振动供料器的研究(之五) 平衡型振动供料器底座质量对振动特性的影响

本文从理论上论述了平衡型振动供料器的底座质量对供料器本身振幅特性、振动传递特性的影响,并提出了用振动传递指数p来综合考察底座质量影响的方法。本文给给了选取振动体质量和底座质量比β_1的方法。通过实验证明了关于底座质量对振动特性的影响的理论,与实际是大体一致的。     

橡胶弹簧隔振特性及其影响因素研究

针对工程机械和轨道交通中的振动隔离问题,以橡胶弹簧隔振系统为研究对象,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,研究了橡胶弹簧的隔振特性及其影响因素.建立了橡胶弹簧的本构方程,提出了橡胶弹簧隔振特性的理论计算方法,进行了橡胶材料的力学特性试验,并结合橡胶弹簧隔振系统的有限元模型,通过仿真分析得出如下结论:橡胶弹簧的隔振特性随激励频率、隔振系统质量、橡胶弹簧刚度和阻尼的变化而变化,且其绝对传递率随橡胶弹簧刚度和阻尼的增加而增大,随隔振系统质量的增大而减少,当激励频率小于28.3rad/s时,绝对传递率随激励频率的增加而增大,当激励频率为28.3rad/s时,绝对传递率达到最大值,当激励频率大于28.3rad/s时,绝对传递率随激励频率的增大而减少.     

一种基于不平衡力激振的动刚度测试方法

提出了一种隔振基础动刚度测试方法。该方法以不平衡力作为激振力,测试了不同转速下隔振基础沿径向的微振动位移,并分析了与转速同频的振动位移幅值,通过计算位移与激振力的比值,获得不同转速下隔振基础沿转盘径向的动刚度。运用该方法对某精密离心机隔振基础动刚度进行测试和分析。结果表明:隔振基础在1~5 Hz的动刚度为108N/m量级,动刚度随着频率先增大后减小。通过计算可知振动位移与不平衡力的相关系数为0.98,从而验证了采用不平衡力作为激振力的可行性。     

内圈局部损伤滚动轴承系统动态特性建模及仿真

以运动学和动力学等相关知识为理论基础，分析了滚动轴承系统的承载特殊性，综合考虑轴承运行状态下载荷分布、系统刚度、故障冲击脉冲序列组成、损伤部位的位置变化及环境噪声等参数对其振动特性的影响，建立了内圈局部损伤状态滚动轴承系统的振动模型，进一步研究了系统特性关键影响参数，并在Simulink环境下对模型进行动态仿真，基于时频域（振动水平与功率谱2个指标）对仿真和试验数据进行分析处理.模型仿真与试验信号的处理结果基本保持一致，表明该模型可较好地描述内圈局部损伤滚动轴承的动态运行状况.     

轴承刚度对船舶轴系振动特性的影响研究

针对某船舶轴系进行了三维几何建模,对不同位置、不同刚度的轴承条件下的轴系周有振动特性进行了分析,得到了不同位置不同刚度的轴承对船舶轴系固有振动特性的影响。计算结果表明,不同位置轴承刚度的变化对船舶轴系固有振动特性的影响有很大的不同。在所有的轴承中,船舶前后艉架轴承和船舶艉管轴承对船舶轴系的振动特性影响最大,同时这些轴承工作条件恶劣,在船舶正常运行过程中刚度要发生很大的变化,因此在船舶运行过程中必须时刻注意这些轴承的性能变化。其它位置处的径向轴承由于刚度相对较大,而且刚度不易发生变化,因此对船舶轴系的振动特性影响较小。而推力轴承刚度的变化影响只影响轴系的高频振动,对船舶轴系最关注的低频振动来说,影响可以不计。     

囊式空气弹簧隔振器动态特性影响因素分析

利用MTS材料试验机测试囊式空气弹簧隔振器的动态特性,并研究了充气气压和振动频率对隔振器动刚度的影响.结果表明,囊式空气弹簧隔振器的动刚度与充气气压基本成线性关系,与振动频率也基本是线性关系.     

多维柔性耦合系统功率流传递特性

从经典的解决噪声控制问题模型（振源－路径－接受体）出发，运用导纳模态方法，针对齿轮传动系统振动噪声控制问题，从假设的两个不同简化的理论分析模型入手，通过分别计算通过多维柔性接点和连接件的功率流，比较不同的简化模型对分析功率流传递特性的影响，研究其动力学传递特性和振动噪声控制机理，为进一步实现对齿轮传动系统的振动噪声控制奠定了基础。     

曲面积分与局部有限元联合求解摆线锥齿轮非线性振动特性

针对重载啮合中动态传递误差所导致的非线性振动问题,以及如何准确预测和计算等摆线锥齿轮传动中的动态传递误差进一步改善这类齿轮系统振动特性,研究了在一定的运行速度和扭矩范围内摆线锥齿轮的动态响应特性,对摆线锥齿轮非线性振动特性提出了一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法,这种方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等对齿轮动力学性能有关键影响的因素;此外,所提出的方法无需将静态传递误差、时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步计算动态接触力以及动态传递误差,最终得出摆线锥齿轮的非线性振动特性,采用本方法可以较好地改善摆线锥齿轮的振动特性.     

车辆电磁馈能式动力吸振器设计

考虑线圈质量、电感、电阻以及机械振动系统与电磁式能量回收装置之间耦合作用，建立装有簧上电磁馈能式动力吸振器（EMER-DVA）的四分之一车辆动力学模型.基于动力吸振原理及电磁馈能系统动刚度特性获得EMER-DVA参数匹配设计.对比分析传统式动力吸振器（DVA）、EMER-DVA和无DVA车辆的车身振动加速度、悬架动挠度及输出功率的幅频特性，以及在正弦位移、随机位移激励工况下EMER-DVA和无DVA车辆的时域振动特性和振动能量回收性能.结果表明，EMER-DVA使车身振动加速度、悬架动挠度振动传递率在悬架固有频率处分别降低17.8%和8.7%.在C级随机不平路面、不同车速下，车身振动加速度、悬架动挠度均值降低3.2%、2.7%，输出功率、EMER-DVA挠度均值分别为0.98 W、11.8 mm；在D级随机不平路面下，相应参数分别为4.5%、3.1%、2.8 W、21.3 mm.可以看出，EMER-DVA在提高车辆行驶平顺性的同时可以有效回收振动能量.开展EMER-DVA台架振动试验，试验结果与数值计算结果较吻合，验证了本研究EMER-DVA动力学模型的准确性.     

基于MATLAB的三维轴对称基桩动力特性分析

利用MATLAB对三维轴对称基桩的振动特性进行了研究,并与相应的理论结果进行了对比。对桩侧土抗剪刚度的分布对桩振动频率的影响进行了计算分析,结果表明：桩侧土抗剪刚度系数的分布对桩振动固有频率的影响较小,因此由桩振动的固有频率反算桩侧土的总抗剪刚度更具优越性;给出了由第一、二阶固有频率反算求出土体对桩底的抗压刚度和土体对桩侧的剪切刚度的迭代计算方法,用以计算桩的承载力。算例表明,采用该方法计算得出的桩承载力与其他方法计算结果相近。     

弹性支承弯曲振动梁的频率方程及其特征值分析

由等截面直梁弯曲振动微分方程及其通解和弹性支承、中间固定支承与自由端的边界条件,推导出弹性支承弯曲振动梁的频率方程的解析表达式．并利用数值方法（二分法）计算出在不同弹簧弹性系数和梁的弯曲刚度下弯曲振动梁的前两阶特征值,分析了梁的弯曲刚度对特征值的影响．另外,通过给出的在不同中间固定支承位置下特征值随弹簧弹性系数变化的曲线,分析了弹簧弹性系数对特征值的影响．     

径向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

为分析施工扰动对管桩纵向振动特性的影响,发展建立了基于复刚度传递径向多圈层平面应变模型黏性阻尼土中管桩-土体纵向耦合振动模型.利用拉普拉斯变换和径向复刚度传递,得到桩芯土与桩身界面处的复刚度,并利用桩土界面上位移连续、力平衡条件推导得出桩顶动力阻抗的解析解,通过进一步参数化分析分别探讨桩长径比、桩内外径比、桩身弹性模量、土体黏性阻尼系数、桩周土施工扰动程度和扰动范围对桩顶纵向振动特性的影响规律.结果表明:管桩桩长增加使得桩顶动力阻抗曲线振幅和共振频率降低;桩芯土体对桩体可以起到减震作用;桩顶动刚度和动阻尼曲线振幅随施工引起桩周土软(硬)化程度增加而减小(增大);管桩桩顶动力阻抗振幅水平随施工扰动引起桩周土体软(硬)范围增加而增大(减小),此种影响仅在近桩小范围内较为明显,超出该范围即大幅衰减至稳定;当施工扰动较明显时,在管桩纵向振动特性分析中宜考虑此种桩周土体径向非均质性的影响.     

基于粒子群算法和投影追踪分析的干气密封动态特性优化

干气密封是轴类密封中重要的密封方式之一,尤其适用于对于密封可靠性要求较高的装置中。由于密封气膜与密封环的位置设计关系,浮动环的振动关系着密封气膜刚度值的变化,因此浮动环系统的动态特性影响着干气密封的可靠性。作者提出了一种基于粒子群优化（particle swarm optimization）与投影追踪分析（projection pursuit）相结合的动态特性优化方法;依据工况条件,建立浮动环系统预应力模态分析模型,对实验测试结果进行频谱分析验证模态分析的准确性;实验结果与分析结果证明,为提高干气密封可靠性,需对浮动环系统进行动态特性优化,选取浮动环系统中的轴向设计参数为优化参数,将响应面方法（response surface methodology）与Box-Behnken试验设计相结合分别获得优化目标和约束条件关于优化参数的完整2次多项式响应面模型,实现隐性关系显性化,采用粒子群优化算法以浮动环系统固有频率为优化目标函数,系统静变形为约束进行快速优化,在系统静变形量小于要求值的条件下,使得系统固有频率值增大到142 Hz,与原始固有频率值相比提高了20%,并获得了优化参数与固有频率的正反比关系,最后,通过投影追踪分析得到优化参数对系统固有频率的影响程度;基于粒子群优化算法与投影追踪分析相结合的优化方法将浮动环系统固有频率提高到高于所给工况最高转速8 000 r/min（133 Hz）并理论性获得结构参数对于系统动态特性的影响程度。     

钢筋混凝土梁火灾损伤的多元信息融合模型

为全面准确地评估钢筋混凝土梁的火灾损伤状态,结合火灾试验和数值仿真多元信息,提出钢筋混凝土梁（RC梁）火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型。通过10根T形梁的火灾高温试验、振动测试和静载试验,获取其热力学特性衰变等信息,并与ANSYS数值仿真计算结果对比;构建一套由灾后表观特征、表面最高温度、持续受火时间、承载力折减、刚度折减、基频折减等组成的RC梁火灾损伤评估指标体系,初步确定评估指标体系的量化分级标准,以组合形式优化层次分析法和熵权法确定的指标权重,引入改进的接近理想解法（modified technique for order preference by similarity to ideal solution,MTOPSIS）与灰色关联度分析（grey relational analysis,GRA）,建立RC梁火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型;最后,将该方法应用于火灾后RC梁损伤评估,并与火灾后建筑结构鉴定标准方法、试验实际情况进行对比分析。结果表明,该方法评估结果与标准评估结果基本一致,但能够较全面准确地评估结构损伤状态。     

结构损伤对结构侧向振动影响的试验研究

结构的损伤改变结构的动力特性及动力响应.为保障结构的安全运营需深入了解结构的动力响应情况.用试验的方法研究了结构损伤与结构动力响应的关系.针对三维框架结构,用结构中立柱上的不同深度裂缝模拟结构损伤.测试了正弦扫频激励时结构损伤对结构振动的影响.试验结果表明结构正向振动的最大响应值随着结构损伤的增大而减小.结构侧向振动有相反的规律,其最大振动响应值随着结构损伤的增大而增大.在结构损伤程度较大时,损伤对结构侧向振动的影响远远大于对正向振动的影响.     

层合结构复合材料振动特性研究进展

对国内外层合结构复合材料振动特性研究进展进行了系统论述,详细介绍了研究涉及的理论分析方法及试验测试技术,并对层合结构复合材料振动特性研究在损伤检测、结构设计等领域的实际应用进行了总结.进而提出需要进一步做好夹芯层合结构振动特性的研究、改进试验方法和测试手段以提高振动测量的精度;并对损伤破坏或缺陷引起的振动特性改变机理进行了探索.