轨道车辆转向架橡胶止挡试验设计与研究

本文分析了垂向、横向及纵向3种止挡的结构与原理,设计了止挡静刚度、动刚度和疲劳性能试验方案,介绍了一种新型的压剪偏复合加载试验方案,并与传统试验方案进行比对,研究了不同止挡垂向静态和载荷拐点特性、不同频率对止挡动态性能的影响,不同加载方式对疲劳性能的影响。研究表明:试验设计与实际工况一致,止挡垂向静刚度呈非线性、载荷拐点与刚度特性相关、动刚度随频率增加而递增,损耗角、阻尼随频率增加而减小,疲劳性能均满足要求,研究成果对橡胶止挡及同类产品的研发和试验起到了一定的指导作用。     

PA66/GF30振动工作平台的模态分析及优化

轻量化是机构优化设计的重要部分,在满足刚度与良好动态特性前提下,进行合理的厚度优化具有积极的意义。模态分析可以为振动工作平台的性能评估提供了一个强有力的工具,依据可靠的分析及实验,能获得有效的性能评估指标。本文借助ANSYS有限元理论对PA66/GF30振动工作台进行模态分析,得到设计机构的固有频率和固有振型,通过模态分析法来对机构进行动态性能分析,验算其结构设计能否达到总体设计要求,并对设计的振动工作平台厚度进行优化。     

超声微注塑机超声单元的设计与分析

提出一种基于超声驱动技术实现聚合物塑化和注射的超声微注射成型机。首先分析超声微注塑机整体结构及工作原理,然后进行超声注塑单元和超声振动模块结构设计,最后利用ANSYS软件进行超声振动模块模态分析和静力学分析,获得超声振动模块的振动频率及相应的纵向振型和超声振动模块的应力应变分布,针对分析结果进行材料强度刚度校核。结果表明,该超声电动微注塑机的超声振动模块能够获得满足需要的纵向振动,且其强度、刚度满足材料性能要求。     

碳纤维复合材料圆梁弯曲振动有限元分析

碳纤维复合材料圆梁作为片状物料传送的旋转部件使用时,对其承载强度、刚度以及振动性能的要求一直较为严格。本文在结合材料力学和经典层合理论的基础上,利用ANSYS有限元软件建立三维圆梁模型,对碳纤维复合材料圆梁在定载荷下的弯曲和振动进行模拟。结果表明:纤维小角度铺层能提高圆梁的抗弯刚度,在考虑自重的定载荷条件下,壁厚变化与重力方向最大变形之间存在临界值;通过分析梁的振动模态,提取前6阶振动频率与振型,可知碳复合材料圆梁具有较强的抗振能力。     

复合材料铺层角度对大展弦比机翼非线性气动弹性影响研究

为了减轻重量和提高升阻比,现代飞行器结构普遍采用大展弦比布局,并且轻质复合材料在飞行器结构中的使用占比也越来越高。为了研究复合材料铺层角度对大展弦比机翼纵向气动特性及非线性气动弹性的影响,首先以机翼结构的弹性变形为优化目标,以结构强度为约束条件,采用Screening方法对大展弦比复合材料机翼蒙皮的铺层角度进行优化,优化后机翼的刚度明显增强。然后基于松耦合的双向流固耦合数值计算方法,对大展弦比机翼非线性气动弹性及流场进行优化前后的数值模拟,分析了复合材料铺层角度对大展弦比机翼非线性气动弹性变形及纵向气动特性的影响。     

基于阻尼影响的风电叶片疲劳测试加载位置优化

复合材料风电叶片是风力发电系统的关键部件之一,在其全尺寸疲劳测试的周期内,复合材料的结构阻尼及测试环境中气动阻力等因素形成模态阻尼,对风电叶片的动力学特性产生不确定的影响。准确获取风电叶片的振动特性,对于精确设计疲劳测试的加载位置具有重要的理论意义和现实指导作用。本文基于振动理论的传递函数原理将风电叶片的疲劳测试系统简化为单自由度的含阻尼系统的动力学模型,结合有限元仿真模型的频响分析,对风电叶片在疲劳测试中的振动特性展开研究。对三种不同的加载位置比例系数进行讨论,确定疲劳测试中单点加载位置的优化方案,并以LZ76-3.X叶型挥舞方向的疲劳测试为案例,验证有限元仿真分析的正确性和优化方案的可靠性。     

大型多级离心泵机组轴系的扭转振动分析

大型多级离心泵机组轴系的扭转振动特性直接关系到机组运行的稳定性与可靠性,为了分析带齿轮箱的高速多级离心泵机组的扭振振动固有频率及其影响因素,基于多体动力学分析软件ADAMS建立了机组轴系的虚拟样机模型,给出了轴系建模方法,分析了齿轮副和联轴器刚度对轴系固有特性的影响,基于API 610标准对最终设计的机组轴系扭振固有频率计算结果进行评定.结果显示机组轴系在工作转速附近存在多个固有频率,很有必要对机组轴系进行整体建模和分析,电机转子、泵转子和联轴器等对轴系的固有特性影响较大,通过适度调整泵轴和联轴器等结构可以使固有频率避开转子的工作频率.     

基于光纤光栅的碳纤维复合材料高温振动性能的研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)作为动应变传感器,基于实验应变模态测试方法,研究了碳纤维复合材料(CFRP)板从室温(25℃)到190℃范围内的振动特性。运用有限元法分析了室温下CFRP悬臂梁的一、二阶振动频率和振型;采用脉冲锤敲击对CFRP悬臂梁在不同温度下进行了弯曲振动测试,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到碳纤维板在每个温度下的一、二阶固有频率。结果表明:随着温度的升高,碳纤维复合材料板的一、二阶频率下降,表明其刚度下降,并较未加热之前发生了永久变化。     

复合材料导管结构设计和有限元优化

导管桨可以有效提高推进效率,相比于金属导管,复合材料导管可以有效地减少导管螺旋桨重量,有利于导管桨的工程应用。采用纵、环肋的导管结构设计,克服了复合材料导管刚度较低的缺点。分别以干、湿模态为目标函数,利用ANSYS有限元软件APDL优化设计理论,对导管环肋分布位置进行了优化设计,给出了导管的最优结构形式,并比较了一阶干、湿模态频率和振型的异同。研究结果表明,复合材料导管一阶湿模态频率约为一阶干模态频率的25%,但振型特征相差不大;给出的结构优化设计方法对复合材料导管结构的工程设计具有一定的指导意义。     

基于流固耦合含腐蚀缺陷管道模态分析

为研究基于流固耦合作用下腐蚀缺陷对管道振动特性的影响,利用有限元软件ADINA建立含不同腐蚀深度的架空管道模型,分别进行空管与充液管道状态下管道模态分析,提取前10阶频率和阵型,并对其进行了具体分析。研究发现:流固耦合作用下,管道整体刚度下降,振动频率降低,研究管道振动问题时,考虑流固耦合作用是合理且必要的;管道自振频率均随腐蚀深度的增加而减小,并且频率近乎呈阶梯状分布;管道外部的腐蚀缺陷和环向分布的腐蚀缺陷对管道刚度影响较大。研究结果对于含腐蚀缺陷架空管道的振动特性研究与维护更新有重要的指导意义。     

子午线轮胎振动特性实验研究

利用振动实验模态分析的方法，建立了自由悬置和接地状态下轮胎的振动特性模态测试与分析系统，通过轮胎径向激振测试信号的数据处理与分析，提取了各阶的频率及其径向模态振型，分析了轮胎的模态参数随充气压力、负荷变化的规律，为实验方法的研究和轮胎结构设计及车辆的动力性能分析提供指导。     

浅议轮式作业井架动态特性

本文用ANSYS软件的有限元分析功能,对轮式作业机井架结构简化的三维空间梁结构进行模态分析、瞬时动态分析和谐波响应分析。系统的结构模态是振动系统特征的一种表征,轮式作业机井架的模态分析所得出的固有频率、振型是井架承受动态荷载的重要特征。根据固有频率和振型可以预测井架在各种振源作用下的实际振动响应和在瞬时动力作用下产生的薄弱环节。文章通过分析井架在自重情况下的前6阶自由振动频率和振型、井架在钩载为1100kN作用下产生位移-时间图及转盘激扰时的振动位移,可以得出以下结论:井架以整体弯曲为主,四根立柱为主要承载构件,且前两根的立柱的承载能力最为薄弱。建议通过改变截面大小和材料来提高结构的稳定性和承载能力,通过优化截面参数提高结构的刚度。     

轮胎模态试验及在轮胎结构设计中的应用研究

分析了轮胎模态分析的试验方法及其在轮台设计中的应用,并建立了轮胎模态分析试验系统。测量了各类型轮胎的固有频率特性,分析了轮胎气压、胎面花纹和轮胎质量对轮胎的固有频率特性的影响规律、模态振动的噪声的关系,得出结论：轮胎气压增大,轮胎的固有频率也随之增高;同型号、同规格光面轮胎的基频低于有花纹轮胎;刚度变化对轮胎固有频率的影响大于轮胎质量的影响。此外,还用试验模态验证了有限元模态分析的正确性及产生误差的原因。     

基于ANSYS真空平板玻璃的动力学模态分析

利用大型有限元分析软件ANSYS对真空平板玻璃结构进行模态分析,按照真空玻璃国家标准,建立1000mm×1000mm真空平板玻璃模型,在ANSYS中设置材料属性及边界条件进行模态分析,在0～100000Hz频率范围内求解其1～10阶整体结构的固有频率及振型。另外,对相同尺寸下普通玻璃及中空玻璃模型进行模态分析,与真空平板玻璃固有频率及振型加以对比。结果表明:与普通平板玻璃及中空玻璃相比,真空平板玻璃每一阶固有频率最大,并且变形最小。说明真空平板玻璃刚度性能优先于普通玻璃及中空玻璃。为其整体设计及其制造提供了科学的依据,将有效预估结构的振动特性。     

注射机注射系统的动态响应与结构优化分析

采用Pro/Engineer Mechanica软件对注射机注射系统的动态性能及结构参数进行了优化。结果表明:注射系统的模态振型不同导致各零件的偏移变形不同;不同测量点注射系统的动态频域响应曲线形状和分布规律基本相同;系统阻尼增加影响弹性振动频率的能量大小;动态载荷的增加使得料斗座和注射座的应力响应幅值和弹性振动频率能量增大;以注射系统后支座质量为目标函数极小化,在满足最大强度及刚度的条件下,后支座厚度及其腹板长度结构尺寸减小,质量降低10.6%。     

基于理想点法的汽车仪表台骨架多目标拓扑优化

以某国产车仪表台骨架为例,应用Hyperworks软件建立了仪表台骨架有限元分析模型,并对仪表台骨架进行了点刚度、总刚度以及模态分析。为优化仪表台骨架的刚度以及固有频率,将多目标拓扑优化设计技术引入汽车仪表台骨架的结构设计中,应用理想点法建立汽车仪表台骨架多目标拓扑优化数学模型,其中点刚度拓扑优化目标函数采用极大极小法定义。通过多目标拓扑优化技术得到了理想的壁厚分布云图,根据壁厚分布云图,同时考虑生产加工条件,采用局部区域壁厚渐变的方式对仪表台骨架进行结构优化设计,并对优化后的仪表台骨架重新进行点刚度、总刚度以及模态分析,结果表明:采用多目标拓扑优化后,仪表台骨架的刚度和模态频率明显提升,改善了仪表台骨架的性能。     

基于光纤光栅的CFRP箱形梁抗弯刚度实验研究

复合材料因其高的比强度和比刚度等优异特性,在飞机结构上的应用越来越广泛。碳纤维复合材料(CFRP)箱形梁既有箱形截面惯性矩大、抗扭性能好的特点,又能发挥复合材料轻质高强、可设计性强的优势,作为承载结构具有重要的应用价值。本文通过三点弯曲实验,采用光纤光栅传感器,获得了0°比例不同的5种铺层方案的CFRP箱形梁的抗弯刚度,并与理论和仿真值进行对比,结果表明:0°比例越高,CFRP箱形梁抗弯刚度越大;在Abaqus里对CFRP箱形梁三点弯曲过程的仿真分析是合理可靠的,应用有限元仿真分析对复合材料箱形梁基于抗弯刚度的设计优化是可信的。     

铺层参数对复合材料叶片的振动特性影响研究

考虑复合材料的各向异性特征与铺层角度、厚度、顺序等因素,建立多层复合材料风扇叶片动力学模型。基于模态分析方法计算复合材料叶片自由振动的固有频率、振型,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,利用Campbell图进行不同转速下的叶片固有特性分析。研究了复合材料大风扇叶片铺层参数对振动特性的影响,结果表明通过调整复合材料叶片的铺层厚度、角度、顺序,可以减少共振点并减小振幅,以达到减振的效果。     

履带移动破碎机主机架有限元模态分析

移动破碎机是集受料、预筛分、破碎、除铁、传送等工艺设备为一体的高效率破碎设备。由于其设计先进、性能优良、生产效率高、使用维修方便、运营费用经济、工作稳定可靠，移动破碎机被广泛应用于矿山、城市建筑垃圾等场合的破碎生产线中。主机架是移动破碎机中不可或缺的一部分，其用途主要是承载破碎机、给料机、振动筛等部件。工作过程中，移动破碎机主机架承受振动部件施加的周期性变化的动载荷，因此，必须使其固有频率远离破碎机等振动部件的工作频率，保证其拥有足够的整体刚度[1]。为了了解主机架结构的振动特性，需要对其进行模态分析。根据振动理论，模态是多自由度系统以某固有频率振动时所呈现出来的振动形态。通过模态分析方法搞清楚结构在某一受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可以得到该结构在此频段内在外部动载荷作用下产生的实际振动响应。     

螺杆轴向振动对PVC/木粉复合材料挤出片材力学性能的影响

介绍了使用聚合物动态塑化单螺杆挤出机对聚氯乙烯(PVC)/术粉复合材料进行加工时,螺杆轴向振动对其挤出片材的拉伸性能的影响。将在振动频率为5-25Hz,振幅为40~200μm下挤出的PVC/木粉复合材料的拉伸性能和稳态状况下挤出的复合材料拉伸性能进行对比,从中找出最佳的振动参数范围。结果表明,振动频率为20 Hz,振幅为120μm时,复合材料的整体拉伸性能最佳,其拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率和稳态相比都有较大的提高。