声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响

声振耦合是航空航天飞行器在运行过程中备受关注的问题.针对具有代表性的薄壁圆柱结构,建立声场-结构直接耦合的三维动力学模型,其中结构和声场分别采用实体有限元和三维声单元剖分,并且采用无限元模拟自由声场边界.通过理论和数值分析研究声场中薄壁圆柱结构的模态、幅频响应、相频响应等振动特性的变化规律,讨论声振动对结构动力特性的影响及机理.研究发现声场在大多数情况下降低了结构的固有频率,在低频段声振动相当于给结构增加了附加质量,但是在高频段,声振动和结构阻尼的影响比较相似.随着声场流体密度增大,结构的大多数固有频率值明显减小,结构响应幅值在低频段增大,在高频段减小.声速对声场模态有显著影响,但是对结构模态频率的影响不大.     

材料性能对双螺杆压缩机转子结构特性的影响

为研究材料性能对双螺杆压缩机转子结构特性的影响,以LGY03型线为啮合型线的转子为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,采用CFD/CSD(Computational Fluid Dynamics/Computational Structural Dynamics)耦合求解方法,对压缩机流场达到热平衡时的转子结构特性进行了研究。通过数值模拟分析,得到了40Cr、QT900-2、0Cr18Ni9等转子材料在排气压力为0.6 MPa下的热变形和热应力。研究结果表明转子的热应力、热变形主要与材料的热膨胀系数和弹性模量相关,泊松比对转子变形的影响较小,最后数值拟合得到了阴阳转子最大应变与热膨胀系数及弹性模量的公式,可为转子结构设计提供一定的理论依据。     

基于流热固多物理场耦合的磁力泵关键零部件结构分析

磁力泵冷却工作介质的压力以及涡流热产生的温度影响关键零部件的应力和应变的分布,利用AnsysWorkbench有限元方法对关键零部件进行流热固耦合数值计算分析。计算分析可得:不同温度下关键零部件的最大等效应力值和变形量不同,随着温度的升高而线性增大;等效应力值较高的发生部位为隔离套筒壁与隔离套法兰的连接处及内磁转子与泵轴连接面处;应变量较大的发生部位为靠近内磁转子的隔离套筒壁处;尽量保证冷却工作介质的冷却温度在45℃以下。     

不同载荷及结构对涡旋齿强度影响的有限元分析

为了研究气-热-固及散热片对涡旋盘的变形及应力的综合影响,应用Solidworks建立动、静涡旋的三维实体模型,基于有限元理论采用间接耦合法对动、静涡旋以及动、静涡旋装配后在气体力及热-固耦合状态下的变形和应力进行分析,由计算结果可知动、静涡旋单独分析时最大变形均发生在涡旋齿头顶部,最大应力发生在涡旋齿头根部,静涡旋的变形和应力比动涡旋略大;温度载荷对动、静涡旋的变形和应力分布影响较大,装配后涡旋盘的变形由于互相干涉和约束而减小;研究在不同轴向间隙和径向间隙情况下,动、静涡旋啮合时的最大变形和应力变化趋势,得出涡旋盘的最佳装配间隙;对比分析涡旋体外设散热片对涡旋齿变形的影响,结果表明设置散热片能减小涡旋压缩机涡旋齿的变形,增加运行可靠性。     

库仑摩擦对自由振动特性的影响分析

摩擦现象广泛存在于机械运动中,不仅影响机械的寿命、精度和工作效率,还会对机械的动态特性产生较大的影响。但在常见的机械振动研究分析中,摩擦力作为阻尼所发挥的作用却常常被忽略,使研究结果不能真实反映事实。文中从理论、解析、仿真等多个方面,研究了库仑摩擦的非线性特性对自由振动系统运动特性的影响。     

制动片表面沟槽结构对盘式制动器热机耦合特性的影响

基于热-位移瞬态分析法,利用ABAQUS有限元软件建立盘式制动有限元模型,研究车辆在制动过程中制动片和制动盘的温度分布特性和振动行为。同时,在制动片摩擦面设计出3种不同分布的沟槽结构,研究沟槽分布对制动器热机耦合特性的影响。结果表明,制动片上设计沟槽能够降低摩擦面的温度,其中三沟槽制动片降温效果最好,双沟槽和三沟槽制动片通过形成多个高温区,可改善摩擦面局部过热。此外,制动片表面沟槽结构也能抑制系统的摩擦自激振动,装配双沟槽和三沟槽制动片的制动器制动全程没有产生摩擦自激振动,单沟槽制动片表现为低频摩擦自激振动,而装配光滑制动片的制动器各零件的振动在高频处发生了耦合,整体发生了强烈的摩擦自激振动。     

摆线轮孔型结构对摆线轮振动特性影响分析

摆线轮是RV减速器中的核心部件,摆线轮的孔型结构对RV减速器的传动平稳度有较大影响。针对摆线针轮传动系统进行啮合接触分析,得到摆线轮在实际啮合过程的实际啮合齿对数,计算出各齿对啮合转角及综合啮合刚度。在有限元软件中,以摆线针轮综合啮合刚度为弹性约束,对摆线轮进行了动态响应分析,摆线轮在扇形减重孔处振动最大,易发生变形。针对摆线轮不同扇形孔结构,采用三因素四水平的正交试验进行了动力学仿真,结果表明,随着摆线轮转速提升,扇形孔的上底圆半径始终是影响摆线轮振动的最主要因素,而倒圆半径的影响力逐渐增强,两腰夹角的影响力逐渐减弱,为摆线轮的结构设计提供了依据。     

半球谐振子质量不平衡对振动特性的影响研究

质量不平衡是半球谐振子制造过程产生的主要缺陷之一,其对谐振子的振动特性产生重要的影响。为制定半球谐振质量不平衡评价方法及为修调提供依据,对谐振子的结构特征及质量不平衡进行了表征,通过耦合振动物理模型及仿真分析,明确了谐振子耦合振动产生机理、质量不平衡对频率裂解及支撑损耗的影响。并通过实验,测得了谐振子的不同去除质量下频率裂解特性及耦合振动特性,得到了谐振子质量不平衡与振动特性之间的关系,通过实验数据得出未经过平衡的谐振子1、3次谐波及2次谐波的分布特征,以及它们引入的支撑损耗分别为1.6×10^-8、3.7×10^-9;频率裂解与4次谐波不平衡质量对应关系为0.01 Hz/μg,由此可以对谐振子质量不平衡进行评价及制定调平工艺。     

超声振动切削对残余应力影响的数值分析

利用AdvantEdge FEM软件对YG6X刀具加工Ti6Al4V合金进行一维和二维超声振动切削仿真,分析超声振动参数对残余应力的影响。模拟仿真表明：一维X向振动时,振动频率和振动幅度对残余应力影响不明显,最大压应力和压应力区深度增大不明显;一维Y向振动时,振动频率越小,残余压应力和压应力区深度越大,振动幅度越大,残余压应力越大,压应力区深度越大;二维振动通过极差分析确定A₁B₁C₃为最佳组合,振动参数对残余应力的影响由大到小依次为A_y>(F_x,F_y)>A_x。结果证明,超声振动切削可以增大工件表层残余应力,改善工件的耐磨性和疲劳强度。     

弹性均压槽空气静压轴承静特性的影响因素分析

为了研究影响弹性均压槽空气静压轴承静态特性的因素,基于气固耦合原理,建立弹性均压槽空气静压轴承的耦合控制方程,采用有限差分对控制方程进行离散求解,分别研究供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承静态特性的影响。结果表明:供气压力、均压槽宽度和节流孔直径对弹性均压槽空气静压轴承承载力和刚度的影响较大,供气压力越大,轴承的承载力和刚度也越大,但刚度最大时的工作气膜间隙越小;均压槽宽度越大,轴承刚度最大时的工作气膜间隙越大;节流孔直径越小,轴承刚度越大。实验结果和理论计算结果基本一致,验证了数学模型和理论方法的正确性。     

重力全平衡提升式升船机的自振特性和稳定性分析

研究包括承船厢、提升钢索、平衡重、承船厢中的水和船舶在内的重力全平衡钢索提升式升船机系统，讨论其自振特性和稳定性；将这一系统模型化为流固耦合系统，将承船厢中的水处理为理想流体，采用伽辽金有限元方法离散，将承船厢及船舶视为刚体，考虑水和承船厢、船舶、提升钢索的相互作用，建立考虑流固耦合的动力学方程。为了求解该方程，对非对称的质量和刚度矩阵进行对称化处理；通过求解特征值问题，得到升船机系统的自振特性，讨论平衡重质量、提升钢索吊点位置、承船厢中船舶等对系统自振特性的影响。利用自振频率为零时系统失稳的力学概念，讨论使系统失稳的临界吊点位置。     

柔性结构振动控制的初步分析与试验研究

采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于柔性结构振动控控制的有关问题进行了初步探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感－驱动器对在柔性悬臂板结构中的布置数量和位置进行了优化设计,并对结构振动进行了控制试验,验证了该方法的有效性。