强振动环境下缠绕式液压胶管流固耦合特性

针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响,根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型,并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型,研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响,发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势,随振动频率增加,在40 Hz左右达到最大,此时振动频率接近系统固有频率;胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小,胶管内径在8 mm到30 mm变化时,其先增大后减小,随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应,可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。     

轴向基础振动对缠绕式液压胶管沿程压力衰减特性影响

液液压胶管在硬岩掘进机（TBM）液压系统中大量使用,管内流体动力学行为影响系统的安全可靠性。为了得到振动环境下管内流体压力沿管长方向的衰减特性,基于复合材料经典层合板理论和流固耦合理论,建立了缠绕式胶管轴向振动的流固耦合模型,得到沿胶管管长方向压力损失的数值计算公式,仿真与实验研究了振动参数、结构参数和流体参数对压力衰减特性的影响,研究结果表明：沿程压力损失的幅值随着基础振动振幅的增加呈线性增长,随振动频率的增加而增加;随胶管管长和管径的增加,沿程损失波动的程度减弱;随流速的增加,沿程压力损失的波动比减小,流体粘度对沿程压力损失波动的影响较小。研究结果为TBM管系设计和抗振设计提供理论依据。     

轴向基础振动对缠绕式液压胶管沿程压力衰减特性影响

液压胶管在硬岩掘进机(TBM)液压系统中大量使用,管内流体动力学行为影响系统的安全可靠性。为了得到振动环境下管内流体压力沿管长方向的衰减特性,基于复合材料经典层合板理论和流固耦合理论,建立缠绕式胶管轴向振动的流固耦合模型,得到沿胶管管长方向压力损失的数值计算公式,通过仿真与实验研究振动参数、结构参数和流体参数对压力衰减特性的影响,研究结果表明:沿程压力损失的幅值随着基础振动振幅的增加呈线性增长,随振动频率的增加而增加;随胶管管长和管径的增加,沿程损失波动的程度减弱;随流速的增加,沿程压力损失的波动比减小,流体黏度对沿程压力损失波动的影响较小。研究结果可为TBM管系设计和抗振设计提供理论依据。     

基础振动下TBM推进液压系统工作特性研究

硬岩掘进机(tunnel boring machine,TBM)在工作过程中会受到外界强振动的影响.为了研究强振动对其推进液压系统的影响规律,首先总结了TBM推进液压系统的工作原理,然后建立了推进液压系统在振动环境下的AMESim仿真模型,并用实验验证了仿真模型的正确性,最后分析了外界振动频率、振动幅值对推进液压系统推进速度波动的影响规律以及振动幅值、振动频率对液压系统频响特性影响规律.仿真结果表明:液压缸推进速度受外界振动影响较大,当外界振动频率为40~60Hz时影响最为剧烈;外界振动幅值的改变对液压系统的影响比振动频率产生的影响小;推进液压系统的截止响应频率约为13Hz,当外部振动频率大于系统截止频率时,系统的频响特性会迅速变差,液压缸难以对输入电信号作出相应的响应.     

强振动下比例电磁铁输出力特性研究

为研究强振动对比例电磁铁输出力特性的影响,应用电磁场理论和强迫振动理论建立了强振动环境下比例电磁铁的动态数学模型和仿真模型,仿真分析了不同振动参数下比例电磁铁的气隙磁阻、动生感应电动势及输出力的变化规律,讨论了强振动对电磁铁输出力的影响原理。同时分析了衔铁质量、阻尼系数、弹簧刚度对比例电磁铁输出力波动的影响规律。结果表明:强振动幅值和频率与电磁铁的动生感应电动势的波动幅值正相关;比例电磁铁的气隙磁阻和输出力的波动幅值与强振动幅值呈线性正相关;随阻尼系数的增加,比例电磁铁输出力的波动幅值近似线性减小;弹簧刚度小于20 000N/m时比例电磁铁的输出力波动幅值随刚度增加而快速减小。研究结果为提高振动环境下比例元件的工作性能提供了理论参考。     

脉动压力诱导注射成型下的模腔压力响应

自行研制的脉动压力诱导注射成型装置成功地通过聚合物熔体将脉动变化的压力引入到注射成型的充模与保压过程.在该装置上进行实验,实验结果表明:模腔压力的波动频率与活塞杆的振动频率相一致;模腔压力的波动幅值随着活塞杆振幅的增大而增大;活塞杆的振动频率对模腔压力的波动幅值影响较小.     

TBM液压管道频谱特性分析和结构优化

考虑到全断面硬岩推进机(TBM)掘进过程中轴向基础振动对流体流速和压力波动的影响,运用输流管道流固耦合轴向运动4-方程模型,分析基础振动的影响,建立轴向基础振动下的TBM液压管道轴向耦合振动方程组,并用直接解法在频域内对其进行求解,再运用MATLAB软件对管道出口处流速和压力的频域响应特性进行仿真计算,随之分析基础振动和不同结构参数对流体频域响应的影响规律。同时,为减弱基础振动对流体出口参数的影响,运用正交实验法对管道进行结构优化,优化后的管道系统流速的频域幅值整体上减小了48.61%,从而在一定程度上抑制了因基础振动带来的流体波动。     

TBM液压直管道的非线性动力学特性研究

针对TBM掘进过程中产生的振动对液压管道的影响,以液压直管为研究对象,在考虑管道变形的几何非线性及流体脉动的情况下,建立系统的非线性运动微分方程,运用Galerkin方法对其进行离散化,采用数值仿真方法分析基础振动振幅及频率对系统非线性动力学特性的影响规律。结果表明随着基础振动频率和幅值的变化,管道系统交替呈现周期和混沌运动两种形态。系统通过系列倍周期分岔或阵发性混沌进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌;当传递到管道上的基础振动频率低于42 Hz时,或者当传递到管道上的基础振动幅值D在(0,2.5)和(6.5,8.4) mm区间时,可以有效避免系统混沌运动的产生,增加管道运动的稳定性。     

覆冰导线动态气动力特性模拟与分析

为研究覆冰导线舞动时气动力的特性,从弱耦合角度出发,基于流体动力学仿真软件Fluent二次开发,利用用户自定义函数对导线的舞动轨迹进行编程并结合动网格技术实现流固耦合。计算了新月形覆冰导线在横向振动下的气动力系数,并与静态模拟结果和试验结果进行比较;分析了舞动幅值、频率和扭转振动对动态气动力的影响。结果表明：相同风速下,动态气动力系数大于静态值,二者具有相同的变化规律;阻力、升力系数随舞动幅值增大显著增加,特别是升力系数成倍增加;振动频率增加,也使动态气动力系数增大,但频率对动态气动力的影响小于幅值的影响;扭转振动对动态气动力有一定的影响。工程中采用静态气动力系数预测大档距舞动引起的断线的临界风速和塔承受的荷载,其结果不安全,应考虑动态气动力系数对舞动的影响。     

引线键合系统键合工具振动特性研究

研究微电子封装超声引线键合系统键合工具的动态特性和摩擦行为,运用有限单元法建立了键合工具的动态接触模型,初步掌握微电子超声键合系统键合机理。通过对键合工具施加不同的加载频率和正压力的计算结果进行对比,定性地给出了键合过程中加载频率和正压力的变化对键合工具动态响应和摩擦应力的影响.研究结果表明:键合工具的加载频率偏离固有频率,键合工具针尖部分的幅值响应将迅速减小,同时摩擦应力的均值也相对减小;正压力增大,响应幅值将会相应减小;正压力增大到一定值时,幅值响应将会波动比较大,如果要得到适合的键合点尺寸的要求,同时保证键合质量,就必须选择合适的加载频率和正压力。     

Analysis on the Pressure Fluctuation Law of a Hydraulic Exciting System with a Wave-exciter

A hydraulic exciting system with a wave exciter has been constructed in order to study the hydraulic vibration law.The system consists of an oil source,wave-exciter and oil cylinder,and is controlled by a wave-exciter.The working principle of the hydraulic exciting system and wave exciter has been analyzed,and its excitation process has been illustrated.The law of every pipe’s pressure fluctuation of the system is obtained by experiment.The theoretical analysis and experimental data prove that the pipeline pressure periodically changes and the pipeline pressure fluctuation frequency is independently controlled by the excitation frequency of the wave-exciter.Every pipeline’s pressure wave is produced by system flow fluctuation and water hammer coupling.The pressure fluctuation rules of the system provide a theoretical basis for the study of the associated liberation system.     

基于HHT的液压缸动态特性分析新方法

提出了一种基于Hilbert-Huang变换的液压缸动态特性分析的新方法：运用经验模态分解,把周期激励下液压缸油液压力波动信号分解为多个从高频到低频的本征模态函数分量,依据各分量的Hilbert边际谱以及自由振动频率信息,对各分量分类并以此为基础重构信号,提取出反映液压缸动态特性的自由振动分量。此方法在某试验台液压缸动态特性分析中,取得了良好的效果,提取出的自由振动分量,可以作为评价液压缸动态特性好坏的依据。     

一种新型动力吸振器的液压管道减振试验研究

针对文献[7]设计的一种新型的管道动力吸振器,进行真实液压管道的减振实验。该减振器能够针对难于施加卡箍的管道系统实施有效减振,主要由质量块、弹簧片组成,通过移动弹簧片上的质量块位置,可以有效抑制管道强迫振动及多个倍频激励下与管道固有频率发生的共振。针对某真实液压动力源一段悬空管道振动剧烈的问题,设计加工两个新型管道动力吸振器,利用其对不同压力下的真实液压管道进行减振试验,对于由于压力脉动所导致的脉动频率分量振动,在X、Y和Z方向均实现了有效地减振。液压试验台的管道减振试验充分表明所设计的管道动力吸振器具有很强的工程应用价值。     

抽水蓄能电站水泵水轮机的动静干涉与振动分析

针对抽水蓄能电站水泵水轮机运行过程中出现的振动问题,从产生共振的条件出发,分析了转轮叶片和活动导叶形成的叶栅组合的动静干涉机理。根据转轮对水力激振模式的动态响应,研究了不同叶栅组合方式对水力激振力的影响。建立流固耦合数学模型,对转轮、活动导叶、顶盖及底环等过流部件的动态特性进行了有限元分析,以7/20的叶栅组合为例,阐述了流体激发结构共振的可能性。为了避免过流部件发生共振以及由此产生的疲劳裂纹或断裂等事故,提出了最佳叶栅组合的选择原则、降低无叶区压力脉动的方法以及提高结构固有频率和降低局部应力集中系数的具体措施。     

全回转舵桨液压系统回转抖动控制方法探析

针对全回转舵桨液压系统出现的回转抖动现象,基于AMESim搭建了含平衡阀的回转液压系统仿真模型,详细分析了平衡阀的最大节流流量、阀芯行程-通流面积特性对其动态特性的影响.结果 表明:平衡阀控制压力的周期性波动会导致阀芯位置、通流面积的波动,是含平衡阀系统发生回转抖动现象的根本原因;当CB系列平衡阀的最大节流流量略小于或...     

新型涡轮驱动水力振荡器设计与实验研究

提出了一种新型的石油钻井用水力振荡器,可有效降低管柱摩阻,提高钻井效率.该水力振荡器采用涡轮驱动,并使用双偏心动定阀作为压力脉冲发生机构.通过建立双偏心动定阀的运动特性方程,结合实际工况得出阀盘的最优尺寸.通过选定阀型的水力振荡器性能测试实验,得出在模拟钻压为30kN,流量为28L/s,工作介质为清水时的振动冲击力约为15 859N,振动位移约为4.1mm,振动频率约为11.4Hz.该分析与实验结果对水力振荡器的设计与应用具有指导意义.     

间隙对两轴液压振动试验系统动力学影响的研究

为了分析间隙对两轴液压振动试验系统动力学响应的影响,建立了间隙副连续碰撞力学模型,将含间隙副的系统模型导入 ADAMS中进行仿真分析,同时,搭建了一套实验系统并进行了简谐异步激振输入下的实验分析。仿真和实验结果表明：在激振器异步且运动副间隙尺寸一定的情况下,两个激振器之间产生了耦合振动效应,其稳态输出加速度响应有明显的波动,同时,随着激振频率和激振幅值的增加,系统峰值加速度响应急剧增加。因此,为了消除间隙副非线性因素的影响,合理设计两轴激振试验系统转动副间隙具有重要意义。     

高频交变压力下先导式溢流阀响应特性研究

为研究液压激振系统中高频交变压力下先导式溢流阀的响应特性,建立了先导式溢流阀数学模型和AMEsim仿真模型,仿真研究了高频交变压力下先导式溢流阀开启情况,并进行试验对比研究。仿真结果表明：交变压力下先导式溢流阀主阀口存在异常开启现象,增大了系统能量损失;主阀口异常开启量随交变压力幅值增大而增大;当交变压力频率达到200 Hz时,溢流阀主阀口未出现异常开启。试验结果与仿真结果基本吻合。研究结果对高频交变压力下先导式溢流阀的使用有重要的理论指导意义和实际工程意义。     

多源激励下冷连轧F5轧机振动问题研究

某厂1550冷连轧机在轧制薄规格带钢时F5轧机发生强烈振动,现场测试发现振动谱图中存在144 Hz的优势频率,经分析与F5轧机固有频率接近,同时发现带钢激励谱图与压下系统伺服阀输出油压谱图中存在多个激励频率.为探索振源并抑制振动,依据工业现场实验得出振动是由带钢与液压压下系统共同激励诱发产生.通过求解带钢-液压压下激励...