周期弹簧振子结构振动带隙及隔振特性研究

无限周期弹簧振子结构具有和声子晶体类似的振动(弹性波)带隙,带隙频率范围内的振动(弹性波)在该结构 中无法进行传播。在计算无限周期弹簧振子结构振动(弹性波)带隙的基础上,采用数值方法计算并讨论了有限周 期弹簧振子结构的振动传输特性及隔振特性,最后以双质量周期弹簧振子结构为例,对其振动传输特性及隔振特 性进行了试验验证。     

往复泵输液管道结构振动有限元法分析

泵的往复运动导致输液管道受多频率谐波激励。用有限元方法,建立管网系统结构振动分析模型,求得固有频率和振型分布,给出有工程实用价值的管道减振、消振的设计原则。     

周期弹簧振子结构振动带隙理论与实验研究

无限周期弹簧振子结构具有和声子晶体类似的振动 (弹性波 )带隙特性 ,即带隙频率范围内的振动 (弹性波 )无法在该结构中进行传播。本文首先计算了无限周期弹簧振子结构振动 (弹性波 )带隙 ,进而采用数值方法对有限周期弹簧振子结构的振动传输特性进行了仿真计算 ,最后对双质量周期振子结构进行了试验验证。理论计算结果、仿真结果和试验测试结果相互吻合 ,即在带隙频率范围内的振动在频响曲线上有较大衰减     

周期结构细直梁弯曲振动中的振动带隙

通过将声子晶体中的周期结构思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种二组元变截面周期结构细直梁。采用平面波展开法计算了无限周期条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构。计算结果表明,在该细直梁中存在振动带隙。晶格尺寸、材料组分比、截面尺寸对振动带隙的影响也进行了讨论。采用有限元法计算了有限周期的细直梁的振动传输特性,计算得到的振动传输特性曲线上的频率衰减范围与平面波计算得到的带隙位置基本吻合。最后以有机玻璃及铝构成的细直梁为例,采用振动试验对其振动传输特性进行了测试。试验结果同理论计算及仿真结果基本吻合。梁类结构是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,周期结构细直梁中存在弯曲振动带隙为梁类结构的减振提供了一种新的思路。     

负泊松比星型周期格栅结构的振动带隙特性

基于声子晶体的能带结构理论,结合弹性波动方程与Bloch定理建立结构单胞的动力学方程,研究负泊松比星型周期格栅结构的面内纵向振动与面外弯曲振动的带隙特性,发现其存在丰富的禁带特性,且在较低频率范围内存在稳定的宽大带隙。对比了2种振动模式的能带结构,研究了内凹夹角、长细比等几何参数对结构等效弹性参数与带隙特性的影响,并分析了带隙频率处单胞的振动模态。研究结果表明：星型格栅中存在2种振动都被抑制的完全带隙;内凹夹角和斜梁的几何参数是影响低阶带隙的关键;旋转共振模态的出现导致最低带隙处简并态的打开。星型周期格栅结构的这些带隙特性使其在工程减振降噪中具有潜在的价值。     

充液周期管路的轴向振动带隙特性

充液管路的固液耦合振动广泛存在于各种工程领域中,对其振动控制进行研究具有重要意义。将声子晶体思想引入到管路结构设计中,将管壁设计成周期性结构,可以利用带隙特性实现管路的振动控制。利用平面波展开法,计算固液耦合条件下的周期管路结构轴向振动能带结构。计算表明,周期管路结构的轴向振动存在振动带隙,液体耦合效应使振动带隙的频率范围降低。同时分析泊松耦合、管壁厚度等因素对带隙频率范围和宽度的影响。充液周期管路结构的振动带隙特性为管路的振动控制提供了一条新的技术途径。     

基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4～8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置板轨道在人体敏感频率范围内的隔振效果。基于钢弹簧浮置板轨道结构的周期性特征,采用能量泛函变分法并结合人工弹簧技术建立了配置有杠杆式隔振器的周期性钢弹簧浮置板轨道结构带隙特性分析模型;以带隙特性作为评价指标,从研究振动波传递的角度出发,系统地分析了配置有杠杆式隔振器的钢弹簧浮置板轨道结构中弯曲振动波的传递路径特征,验证了杠杆式隔振器对轨道结构中低频弯曲振动波的调控作用。在此基础上,进一步考虑列车荷载的作用,分析验证了动态轮轨力作用下杠杆式隔振器的低频隔振性能以及对轨道结构动力响应的影响。结果表明：杠杆式隔振器对浮置板轨道的低频弯曲波调控效果明显,由0～9.6 Hz成功调控至4 Hz以下;与普通浮置板轨道相比,4～8 Hz范围内传递至下部基础的力大幅度衰减,最大衰减约20 dB,同时,杠杆式隔振器对轨道结构的振动也有一定的抑制效果。     

一维粘弹材料周期结构的振动带隙研究

采用迭代法改进了一维声子晶体带隙特性计算的平面波展开(PWE)算法,以使其适用于组成材料粘弹性所导致的弹性常数随频率非线性变化的特性。将该算法应用于丁腈橡胶(NBR)和钢组成的两种结构尺寸的一维周期结构声子晶体振动带隙的研究中,理论计算和振动测试结果吻合理想。进一步的理论分析表明,橡胶材料的储能弹性模量随频率的单调增加,使得在保持禁带开始频率不变的同时大大加宽了禁带范围,在3 mm钢/10 mm NBR以及7 mm钢/10 mm NBR两种周期结构一维声子晶体中禁带宽度分别增加了36.4％和34.0％。     

基于有限元法的球磨机齿轮振动分析

通过有限元分析法对某球磨机齿轮的振动进行了分析,求出小齿轮、大齿轮的前六阶振型及对应的固有频率,并得出大齿轮的轮齿最容易发生变形,从而为球磨机的安全、稳定、长周期运行提供理论基础。     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。     

基于有限元法的抛物线拱结构弹塑性稳定性分析

应用大挠度弹塑性有限元法对承受径向均布荷载和跨中集中荷载的抛物线拱平面内及平面外稳定承载力进行研究。使用弧长法对拱结构平面内屈曲荷载—位移平衡路线及平面外屈曲荷载—位移平衡路线进行全过程跟踪研究。分析抛物线拱结构在不同矢跨比和支承条件下发生弹塑性屈曲的规律,分析中考虑了材料非线性和初始几何缺陷等因素的影响。对相同截面不同矢跨比抛物线拱的平面内二次分叉屈曲荷载、平面外二次分叉屈曲荷载和平面内极限点屈曲荷载进行对比研究,其结果为抛物线拱结构失稳问题的研究提供了依据。     

轧机主传动轴系扭振固有频率计算的有限元法

采用有限元法计算了直串式轴系和分支式轴系的扭振固有频率及其在冲击转矩作用下的转矩放大系数，与集中参数法的结果相比较，验证了用有限元法分析轴系扭振问题的可行性。最后使用有限元法计算了某钢厂冷轧机主传动轴系的扭振固有频率和转矩放大系数。     

有限周期复合结构隔振系统功率流的研究

采用子结构法,建立了有限周期复合结构的数学模型,求出了数学模型的波动解,并推导出模型的时间平均功率流。在理论推导的基础上对该模型进行了数值仿真,得出其时间平均功率流曲线,初步分析了该结构的隔振性能。     

基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析

研究了直齿圆柱齿轮的固有振动特性，采用有限元法建立了直齿圆柱齿轮的动力学模型，通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析，得到了齿轮的低阶固有振动频率和主振型，可以为齿轮系统的动态设计提供参考，同时也为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。     

利用有限元数值计算方法模拟板的振动

利用有限元数值分析的方法对振动过程进行仿真研究。获得振动过程中结构的内力、位移等数据。分析过程完全在计算机中完成 ,避免了复杂的实验工作 ,也可以避免仪器的系统误差与操作不当造成的失真。数值计算方法研究振动过程具有分析过程简单 ,控制与操作方便 ,分析结果详细、形象的优点。     

振动筛下横梁结构的有限元分析

用Patran、Nastran软件建立并计算了振动筛下横梁的有限元模型,讨论了网格划分的数量不同对计算结果的影响,不同形状的网格在不同位置对计算结果的影响;还计算了不同位置、不同深度的裂纹对下横梁模态参数的影响.结果表明裂纹对固有频率有明显影响,但对模态振型影响不大.     

基于有限元法的塔式起重机振动特性分析

以QTZ630型塔式起重机为分析对象,利用有限元分析软件ANSYS10.0对其进行有限元建模,并完成整机的模态分析,得到塔机的前六阶固有频率和振型,并就模态分析结果给出了合理的解释。     

基于有限元结构动力学模型的塔架振动分析

为深入了解风机塔架的动态特性,并解决运行过程中的塔架振动问题,研究了塔架有限元动力学方程的建模方法,建立了塔架动力学方程; 依据动力学方程,研究了塔架模态的求解方法,得到了塔架基础刚度、塔架质量及塔架刚度对塔架模态的影响趋势,为风机塔架制造、安装过程提供理论参考依据。并依据动力学方程,研究了塔架动力学相应的求解过程,进而设计了基于塔架激励减缓的多目标变桨控制方法,仿真和风场实验结果表明,此方法可有效减小塔架振动告警,减小风机停机次数,从而提高发电量。     

基于声子晶体的二维减振结构设计

将局域共振声子晶体引入减振结构设计中,提出在橡胶减振材料中植入声子晶体的新型减振结构设计。通过有限元法计算位移频响曲线,研究了该结构的减振特性,并在此基础上进一步研究了周期层数、元胞尺寸、基体边长、中间层厚度及散射体尺寸对减振频段的调控作用。研究结果表明,该新型减振结构可以在280～1 000 Hz频段产生优良的减振效果,而各结构参数对禁带范围和频带宽度都具有很好的调控作用,使得针对特定频段的减振设计成为可能。该研究为航空航天领域新型减振器的设计提供了新的思路。