CAP1400堆内构件流致振动试验件设计和测点布置研究

CAP1400反应堆堆内构件为原型堆内构件,根据RG1.20《预运行和初始启动试验期间堆内构件综合评估大纲》[1]的要求,有必要对堆内构件进行流致振动模拟试验,即进行CAP1400堆内构件流致振动模拟试验研究项目,以验证堆内构件的流致振动水平在可接受范围内。试验件的设计及测点布置应充分考虑试验数据的准确性、制造的工艺性及测点的可达性,在此基础上真实反映CAP1400堆内构件流致振动情况。     

压水堆核电厂堆内构件联接件防松性能振动考核试验

压水堆核电厂反应堆堆内构件联接件在高温、辐照环境中工作,承受由水流、地震等引起的动态载荷,而其中的流致振动往往会导致联接件的松动、脱落,进而影响堆内构件的完整性,因而联接件的防松性能是一个非常值得关注的问题.针对设计寿期为40年的某压水堆核电厂堆内构件联接件的防松结构,阐述根据堆内构件模型流致振动试验结果,确定等效振动考核试验参数的方法,并对联接件的防松性能进行了振动加速考核试验,得到了对实际工程有参考意义的结论.     

吊篮振动特性分析研究

反应堆结构的流致振动问题与核安全直接相关。为了完成反应堆堆内构件的流致振动分析,需要先对反应堆堆内构件振动特性进行分析。文中建立吊篮及其主要附属结构在空气和安装于反应堆压力容器内水下环境中的三维有限元模型,并分别进行了振动特性分析,使用ANSYS软件得到其梁式模态和壳式模态。     

基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法

研究了多型航空发动机测量耙的结构。在满足工程要求的前提下,合理简化三维模型,建立了基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法。通过对两种典型的测量耙进行有限元模态分析,并与相应的扫频振动试验结果进行比较,结果表明:采用基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法的计算结果较试验件扫频振动试验结果的误差不超过7%,低于工程可接受的误差要求,说明该方法的合理性,为新型测量耙的设计改进提供了重要依据。     

航空发动机外部管路振动模态试验研究

为分析不平衡振动对航空发动机外部管路结构影响,构建管路的真实与简化模型,通过双应变片传感器测试管路振动模态试验方法研究两端固支长薄壁管路的振动特征,并对管路模型有限元仿真计算比较。结果表明:简化与真实模型的试验结果基本一致;两种模型主振型均为1弯、2弯、3弯;两种模型固有频率除第1阶管路两端不能完全固支约束差异大外,后2阶在10%误差内;试验结果与仿真结果保持一致。振动模态试验方法对材料参数不全构件振动特征分析,助于管路结构优化与特征精确预测。     

基于声固耦合模型的车内低频结构噪声响应分析

根据模态相似原则建立某重型商用车简化的驾驶室有限元模型。在此基础之上建立驾驶室的声固耦合模型,并利用声学模态试验验证了模型的正确性。通过实车道路试验测量怠速工况和匀速行驶工况下驾驶室悬置点的激励信号和车内振动噪声响应信号。将测量的激励信号施加于声固耦合模型进行频率响应分析,计算20～200 Hz范围的车内结构噪声。将得到的振动噪声响应仿真结果与试验结果进行对比分析。分析表明,仿真响应频谱能够反映出激励谱和模态的影响,与试验结果相符。利用此模型预测车内振动噪声水平,也具有较高精度。     

集中式驱动电动车动力总成悬置系统模态影响因素分析

以某集中式驱动纯电动车动力总成悬置系统为研究对象,对建模仿真所需参数进行试验测量,进行5种考虑不同因素的动力总成悬置系统建模仿真.5种模型分别为6自由度刚体模型、考虑副车架的模型、考虑支架柔性的模型、考虑半轴为扭簧的模型以及考虑半轴为柔性体的模型.通过模态振动试验测得该电动车整车状态下的动力总成悬置系统固有特性.将模态仿真和模态试验结果进行对比分析,提出了能反映电动车瞬态振动特性的14自由度振动分析模型.     

轿车排气系统一维数值模型简化及模态实验验证

对排气组件进行简化,建立排气系统一维梁振动模型,并进行整车NVH(noise,vibration and harshness)性能的数值和实验模态分析.研究结果显示,排气组件简化合理,排气系统一维模型可以较准确地描述排气系统的动力学特性,模型可用于排气系统的优化及疲劳特性预测.     

模态试验架的动态特性研究

采用有限元技术,应用ANSYS仿真软件分析模态试验架的动态响应.通过建立计算模型,施加边界约束对模态试验架进行模态计算,得到模态试验架前5阶固有频率,提取计算模型的节点位移值形成模态振型.通过时模态试验架动态特性的研究为模态试验架的设计和导弹模态试验的实施提供参考依据.     

基于模态综合方法的叉车门架系统振动特性研究

采用Yee和Tsuei提出的直接部件模态综合法,将自由界面模态综合法与频响函数法相结合,在试验得到内、外门架振动模型基础上,建立内、外门架组装后门架整体系统振动特性的分析方法,编制MatLab程序计算门架整体的振动特性,分析门架系统各阶振型特点,并把数值仿真结果与试验结果做比较,误差最大达到2．5％。证实该方法在工程机械的整机或部件的振动特性研究中有实用价值。     

Isogeometric analysis based on geometric reconstruction models

In isogeometric analysis (IGA), the boundary representation of computer-aided design (CAD) and the tensor-product non-uniform rational B-spline structure make the analysis of three-dimensional (3D) problems with irregular geometries difficult. In this paper, an IGA method for complex models is presented by reconstructing analysis-suitable models. The CAD model is represented by boundary polygons or point cloud and is embedded into a regular background grid, and a model reconstruction method is proposed to obtain the level set function of the approximate model, which can be directly used in IGA. Three 3D examples are used to test the proposed method, and the results demonstrate that the proposed method can deal with complex engineering parts reconstructed by boundary polygons or point clouds.     

货车转向系统结构振动特性测试与优化

针对某型车开展了转向系统结构的动力学分析并进行了试验研究;采用瞬态激励测量转向系统结构的振动响应,得到加速度频响函数曲线;通过锤击法识别出转向盘、转向柱组件和汽车仪表板横梁管梁的约束模态参数。综合分析了模态振型和安装点动刚度,确定了需要优化的结构;通过对转向盘控制点的振动灵敏度测试,验证了优化方案的有效性。     

雷诺方程的数值计算方法概述

作为流体力学中的基本公式,雷诺方程的数值求解一直是流体润滑领域研究的重要方向之一。以雷诺方程的基本形式为基础,分别介绍有限差分法、有限元法和有限体积法求解雷诺方程的过程,讨论各自的特点及存在的问题;介绍多重网格法同上述方法结合在求解雷诺方程中的应用,指出多重网格法在求解雷诺方程的高效性方面有了很大程度的突破,但在求解精度上并未有显著改善;讨论等几何分析方法在求解雷诺方程上的应用,指出等几何分析方法求解雷诺方程具有较高的效率和求解精度,但仍存在如样条基函数的不可插值性和IGA在雷诺方程求解方面的普适性等问题,探讨IGA的研究方向,如针对特定雷诺方程引入适于IGA的新型样条表征求解空间、修改IGA理论与雷诺方程的离散模式引入新型边界条件加载模式等;因数值求解雷诺方程时在边界处理、复杂求解域等问题上仍没有一个稳定适用面广的方法,建议可尝试联合IGA与多重网格法来求解雷诺方程,以进一步提高求解效率和精度。     

A novel fault diagnosis model for gearbox based on wavelet support vector machine with immune genetic algorithm

A novel intelligent diagnosis model based on wavelet support vector machine (WSVM) and immune genetic algorithm (IGA) for gearbox fault diagnosis is proposed. Wavelet support vector machine is a powerful novel tool for solving the diagnosis problem with small sampling, nonlinearity and high dimension. Immune genetic algorithm is developed in this study to determine the optimal parameters for WSVM with the highest accuracy and generalization ability. Moreover, the feature vectors for fault diagnosis are obtained from vibration signal that preprocessed by empirical mode decomposition (EMD). The experimental results indicate that this proposed approach is an effective method for gearbox fault diagnosis, which has more strong generalization ability and can achieve higher diagnostic accuracy than that of the artificial neural network and the SVM which has randomly extracted parameters.     

低翅片管振动特性的有限元分析及实验研究

应用有限元分析软件ANSYS对低翅片管进行振动特性分析,考虑翅片形状、翅根处过渡圆角、管子长径比三种主要影响因素,建立低翅片管有限元计算模型.模拟低翅片管在换热器中的工作状态,得到低翅片管在四种约束模态下固有频率的有限元计算值.采用共振法对低翅片管在上述四种约束模态下的固有频率进行实验测试.对有限元计算值与实测值进行比较,四种约束模态下一阶固有频率有限元计算值的误差均小于15%,符合工程许可范围.表明该有限元模型可用于工程设计时对低翅片管振动特性进行数值分析,也可为其他形状翅片管的振动特性分析提供参考.     

智能微位移主动隔振模糊PID控制系统

为了解决精密加工设备的微位移隔振问题,研制了一种以压电陶瓷为作动器的智能微位移主动隔振系统。在现有数据采集系统和激振器的基础上搭建了相应的实验平台,提出将模糊-比例积分微分(fuzzy-proportional integral derivative,简称Fuzzy-PID)算法理论应用到微位移的主动隔振控制中,在实验室虚拟仪器工程平台(laboratory virtual instrumentation engineering workbench,简称LabVIEW)环境下开发了整个系统的算法控制程序,分别在扫频、随机和正弦激励信号下进行了微位移主动隔振实验。实验结果表明,受控后的振动位移大幅度降低,验证了该方法对微位移主动隔振的有效性。     

透平叶片固有频率和振型的测试方法分析

以透平叶片为研究对象,采用LMS系统对叶片的静频和振型进行了测试。单只叶片的试验测试结果与数值计算结果吻合良好,说明所提供的叶片分析模型和静动态分析方法具有良好的工程精度,验证了有限元计算的准确性。结果显示,装配后叶片固有频率的分散度加大,因此在以后的装配过程中,需要对装配后各叶片固定力进行控制;如果控制难以实现,则必须对装配后的叶片的固有频率进行测试,使固有频率及其分散达到设计要求,为此类叶片的结构优化或性能优化以及叶片的再设计提供理论依据。     

薄板和细梁组合结构的模态耦合及非线性动力响应试验验证

薄板-细梁组合结构是工程领域常见的一种结构形式,其振动响应特性具有特殊性,会产生模态耦合和响应非线性现象,很多产品中试验已经发现了这一现象,因此,开展专题研究非常必要。笔者在对正弦激励下薄板-细梁组合结构的动力特性进行分析的基础上,设计了振动响应试验,通过对比仿真分析结果和试验结果,验证了线性理论分析结果和试验结果的误差。通过比较薄板-长梁组合和薄板-短梁组合两种情况,验证了不同结构频率分布是都存在模态耦合和薄细结构引起的几何非线性响应,并总结了变化趋势。最后提出一种适用于工程的薄板和细梁组合结构正弦响应仿真方法建议。     

Experimental dynamic characterizations and modelling of disk vibrations for HDDs

Currently, the rotational speed of spindle motors in HDDs (Hard-Disk Drives) are increasing to improve high data throughput and decrease rotational latency for ultra-high data transfer rates. However, the disk platters are excited to vibrate at their natural frequencies due to higher air-flow excitation as well as eccentricities and imbalances in the disk-spindle assembly. These factors contribute directly to TMR (Track Mis-Registration) which limits achievable high recording density essential for future mobile HDDs. In this paper, the natural mode shapes of an annular disk mounted on a spindle motor used in current HDDs are characterized using FEM (Finite Element Methods) analysis and verified with SLDV (Scanning Laser Doppler Vibrometer) measurements. The identified vibration frequencies and amplitudes of the disk ODS (Operating Deflection Shapes) at corresponding disk mode shapes are modelled as repeatable disturbance components for servo compensation in HDDs. Our experimental results show that the SLDV measurements are accurate in capturing static disk mode shapes without the need for intricate air-flow aero-elastic models, and the proposed disk ODS vibration model correlates well with experimental measurements from a LDV.     

Non-linear torsional vibration characteristics of an internal combustion engine crankshaft assembly

Crankshaft assembly failure is one of the main factors that affects the reliability and service life of engines.The linear lumped mass method,which has been universally applied to the dynamic modeling of engine crankshaft assembly,reveals obvious simulation errors.The nonlinear dynamic characteristics of a crankshaft assembly are instructionally significant to the improvement of modeling correctness.In this paper,a general expression for the non-constant inertia of a crankshaft assembly is derived based on the instantaneous kinetic energy equivalence method.The nonlinear dynamic equations of a multi-cylinder crankshaft assembly are established using the Lagrange rule considering nonlinear factors such as the non-constant inertia of reciprocating components and the structural damping of shaft segments.The natural frequency and mode shapes of a crankshaft assembly are investigated employing the eigenvector method.The forced vibration response of a diesel engine crankshaft assembly taking into account the non-constant inertia is studied using the numerical integral method.The simulation results are compared with a lumped mass model and a detailed model using the system matrix method.Results of non-linear torsional vibration analysis indicate that the additional excitation torque created by non-constant inertia activates the 2nd order rolling vibration,and the additional damping torque resulting from the non-constant inertia is the main nonlinear factor.The increased torsional angular displacement evoked by the high order excitation torque relates to the non-constant inertia.This research project is aimed at improving nonlinear dynamics theory,and the confirmed nonlinear parameters can be used for the structure design of a crankshaft assembly.