基于疲劳累积损伤的板弹簧疲劳寿命预测与实验研究

在斯特林发动机板弹簧理论研究模型基础上,建立疲劳强度有限元模型,以位移方式加载模拟其工作过程,研究板弹簧在实际工况下的变形与应力状况,并采用Gerber模型计算板弹簧疲劳强度。然后,基于板弹簧工作疲劳载荷谱,利用疲劳累积损伤理论,建立弹簧疲劳寿命预测模型。研究表明板弹簧疲劳失效发生在涡旋臂根部,选取合适的型线结构以及弹簧材料,可以使得弹簧满足疲劳强度和工作寿命要求。最后,搭建板弹簧疲劳寿命实验台对疲劳寿命仿真预测模型结果进行验证。结果表明,建立的板弹簧疲劳寿命预测模型准确,研究方法有效,结果可信。     

机械制冷机涡旋柔性弹簧的结构参数研究

基于有限元计算研究了涡旋柔性弹簧的结构参数对弹簧的应力分布和刚度的影响,对于机械制冷机柔性弹簧的间隙密封设计,指出了径向刚度在不同径向力角度和偏心距下的变化规律。对阿基米德螺线的刚度进行了理论分析,得到了轴向刚度公式,提出用刚度应力系数来评价弹簧性能。最后将理论应用于有限元模拟中,在相同的轴向刚度下,对比五种涡旋型线,阿基米德螺线的最大应力最小,适用于长寿命机械制冷机的柔性弹簧设计。     

含运动副间隙的涡旋压缩机动平衡仿真研究

为了研究运动副间隙对涡旋压缩机动平衡的影响,根据涡旋压缩机机构运动副间隙特点,采用非线性等效弹簧阻尼模型和Coulomb摩擦模型建立考虑摩擦作用的运动副间隙接触碰撞模型,并将其嵌入到ADAMS动力学仿真软件中,建立了含运动副间隙的涡旋压缩机动力学模型,针对小轴防自转机构、间隙大小和间隙数目三种情况,进行了动力学仿真。仿真结果表明：小轴防自转机构、间隙大小和间隙数目对涡旋压缩机的动平衡有显著影响,为合理选用轴承游隙提供了参考,并为提高涡旋压缩机的动力特性提供了理论依据。     

一种优化的柔性环动力学轮胎模型的研究与应用

提出了一种优化的柔性环轮胎有限元建模方法,该方法在传统的径向弹簧支撑的柔性环模型上优化了弹簧的数量并采用B21线性梁单元等效胎体的变形。该研究应用万能试验机对哑铃型轮胎橡胶片进行单轴拉伸试验,得到了应力-应变曲线,采用有限元仿真软件Abaqus对材料拉伸数据进行了超弹性和黏弹性评估拟合,在自由状态及载荷状态下对普通子午线轮胎柔性环模型进行了线性摄动模态分析,并提取了振型与固有频率。通过与Singlemodle分析结果的对比,验证了此建模方法的有效性和准确性。该研究还应用该模型预测了在动力学条件下,速度、载荷、胎压对轮胎固有频率影响的规律,为轮胎结构分析和设计提供了参考。     

汽车钢板弹簧动力学建模及应用研究

摘 要：针对传统的钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时,存在的仿真精度低、未考虑运动特性等问题。本文对钢板弹簧的动态特性对整车平顺性的影响进行研究。根据运动学理论,推导钢板弹簧的运动学特性计算公式,并分析钢板弹簧的运动特性对其弹性恢复力和阻尼力的影响;利用Hyper Mesh和ANSYS建立钢板弹簧的三维有限元模型,并将该模型导入基于Adams建立的整车动力学模型。对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,结果表明：采用钢板弹簧模型与减震器模型的整车平顺性仿真结果与实车测试结果的最大误差分别为14.67%、30.48%;本文建立的钢板弹簧模型比单纯将钢板弹簧简化为具有静刚度和阻尼的减震器模型,其平顺性仿真结果与实际更为接近。     

柔性多体系统碰撞动力学研究

摘 要：针对工程中常见的柔性多体系统碰撞过程,详细的分析了柔性多体系统的接触碰撞条件,基于非线性等效弹簧阻尼模型建立了柔性体的碰撞模型,并基于库仑摩擦模型考虑两体碰撞时的切向摩擦作用。在此基础上把柔性体碰撞模型综合到柔性多体系统动力学方程中,建立了含接触碰撞的柔性多体系统动力学模型,此模型适用于一般含碰撞的多体系统。仿真算例以柔性梁在重力场中的接触碰撞过程为对象进行动力学仿真,研究柔性梁碰撞前、碰撞过程及碰撞后的动力学特性和动态响应,以及碰撞过程碰撞力的变化规律,并与刚性梁在重力场中的接触碰撞过程进行详细的比较和分析,结果表明基于非线性等效弹簧阻尼模型建立的柔性多体系统碰撞动力学模型可以有效的分析接触碰撞过程的动力学性能,验证了模型的有效性和正确性。     

汽车钢板弹簧动力学建模及应用研究

针对传统的钢板弹簧动力学模型在整车平顺性仿真分析时存在的仿真精度低、未考虑运动特性等问题,开展钢板弹簧的动态特性对整车平顺性影响的研究。根据运动学理论,推导钢板弹簧的运动学特性计算公式,并分析钢板弹簧的运动特性对其弹性恢复力和阻尼力的影响;利用Hyper Mesh和ANSYS建立钢板弹簧的三维有限元模型,并将该模型导入基于ADAMS建立的整车动力学模型。对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,结果表明:采用钢板弹簧模型与减震器模型的整车平顺性仿真结果与实车测试结果的最大误差分别为14.67%、30.48%;所建立的钢板弹簧模型与单纯将钢板弹簧简化为具有静刚度和阻尼的减震器模型相比,其平顺性仿真结果与实际更为接近。     

梯形截面涡旋压缩机的型线设计及泄漏特性

电动汽车整车热管理系统需要搭载大排量的涡旋压缩机以适应多工况高负载的设计需求。本文提出一种大排量涡旋压缩机的型线设计方法,通过经实验校正的仿真模型研究了梯形截面涡旋压缩机的几何特性及泄漏特性。计算结果表明：梯形截面涡旋压缩机在保证齿根强度校核的前提下,平均壁厚降低29.9%,排量提升19.5%。研究型线设计参数对泄漏特性的影响,发现梯形截面涡旋压缩机的内泄漏率与等壁厚涡旋压缩机相差不足2%,具有良好的应用前景。     

囊式空气弹簧载荷建模与实验研究

以囊式空气弹簧为研究对象,在深入分析囊体受力及材料特性的基础上,建立了空气弹簧载荷模型。采用几何图解的方法对该模型进行了仿真计算,并设计实验系统对空气弹簧的特性进行测试。实验和仿真结果有较高的吻合度,验证了模型正确性。研究表明,囊体材料特性对空气弹簧的载荷力尤其是拉伸状态下的输出力有较大影响;模型中通过引入囊体材料特性系数,能够更准确的描述空气弹簧载荷特性。该模型为空气弹簧载荷计算提供一种简单准确的方法。     

中高频激励下轮轨不同建模方法对轮轨动态相互作用的影响

动力学仿真是分析铁道车辆运行时各部件动态响应的主要研究手段之一。联合有限元软件ANSYS和动力学软件SIMPACK软件建立B型地铁车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,模型考虑轮对和轨道不同建模方法,研究车轮多边形磨耗激励下不同模型轮轨动态相互作用的差异。结果表明:多刚体动力学模型与仅考虑轮对结构柔性动力学模型有效分析频率较低,仅为0～30 Hz,但计算速度快,建模流程简单;虽然考虑轨道结构柔性的动力学模型和考虑轮对、轨道结构柔性的动力学模型计算速度慢,建模流程相对复杂,但其计算结果更加准确。在分析轮轨中高频激励下的动态响应时,建议采用考虑轨道结构柔性动力学模型和考虑轮对、轨道结构柔性的动力学模型。     

基于弹性圆柱壳的柔性齿轮副建模及动力学分析

基于弹性圆柱壳理论,建立柔性齿轮副等效简化模型。首先采用具有时变刚度的弹簧模拟齿轮交替啮合过程,其中时变啮合刚度通过解析模型得到;同时采用径向和切向支撑弹簧模拟轴和轴承的柔性。接着根据能量原理,推导柔性齿轮副系统的动能、应变能、啮合弹簧势能以及支撑弹簧势能。随后基于微分求积有限法(DQFEM)对能量表达式进行离散,分别使用拉格朗日方程和Newmark迭代来求解柔性齿轮副模型的模态和动态响应。通过收敛性分析,研究模型的数值稳定性,再与ANSYS的有限元模型进行模态特性的对比,验证模型的正确性。然后分析柔性齿轮副模型的固有频率随转速的变化规律,并给出齿轮啮合模型自然频率的坎贝尔图。最后,通过与基于齿轮体刚性假设的扭振模型进行对比,从时域和频域两方面阐述齿轮柔性对系统动力学特性带来的影响。     

航天器非火工分离装置接触建模与仿真分析

为保证航天器发射过程中分离装置的可靠连接与分离，对某型非火工分离装置的接触动力学及分离释放过程进行研究。该非火工分离装置采用记忆合金弹簧作为驱动源，分析接触碰撞模型并根据接触理论计算接触参数，建立其动力学仿真模型并进行仿真计算，结果显示分离冲击不超过300g,与试验结果相符。研究分离装置中记忆合金弹簧回复时间、预紧力及弹簧刚度等因素对分离过程的影响，结果表明回复时间和预紧力对分离装置的冲击响应的影响效果相反，应综合考虑取值，弹簧参数中分离顶推弹簧刚度和螺栓弹簧刚度对分离冲击的影响最大。     

片弹簧骨架气动柔性手爪抓持苹果分析

目的 提出片弹簧骨架气动柔性手爪, 以苹果为对象对抓持全过程进行研究。方法 片弹簧大变形状态分析等效于悬臂梁, 利用微分方法和Matlab编程, 求解该大变形的非线性微分方程。结果 建立了驱动负载、 抓持负载下的力学模型, 求解出了手爪片弹簧大变形和稳定抓持时所需的气缸压强,为该柔性手爪的应用提供了依据。结论 该柔性手爪可以实现对目标抓持物的稳定抓持。     

标准动车组用空气弹簧动力学建模与服役性能试验研究

空气弹簧作为我国动车组二系悬挂的关键部件,其性能直接影响到乘客的舒适性,甚至影响到行车安全。以我国最新研发的标准动车组上使用的510B型空气弹簧为研究对象,研究其服役前后性能的改变。分别建立了空气弹簧的有限元模型及气动力学模型,并对新空气弹簧和已经服役30万公里以上的510B型空气弹簧进行静态、动态的例行试验。通过对模型仿真数据与试验数据进行对比,结果表明:新空气弹簧模型动、静态的仿真的滞回曲线和试验所得的滞回曲线吻合较好,所建立的510B型空气弹簧模型能够很好的描述空气弹簧的动态特性;通过修改动力学模型的相关参数,能够很好的描述已经服役的空气弹簧的特性;能够初步的揭示510B型空气弹簧在服役后其垂向刚度及阻尼会有一定程度的增加,对研究空气弹簧老化以及其对整车动力学性能的影响具有一定的实际应用价值。     

弹簧管压力表有限元仿真分析

在Ansys中建立压力表弹簧管的几何模型,对模型进行受力分析,得到压力表弹簧管在工作状态下的受力云图和位移云图。从云图中可得压力表最大受力处和最大位移处。对弹簧管进行模态分析,得到弹簧管加载前的固有频率,仿真的结果符合实际情况并且为压力表的设计与优化提供了参考。     

基于有限元法的弓网过渡段处动态性能仿真分析

针对城市轨道交通铁路中采用的接触网锚段关节、刚柔过渡段及CED125D受电弓结构,基于ANSYS有限元软件,采用广州地铁实际接触网线路的基本参数,建立包含刚性接触网、柔性接触网及刚柔过渡段的接触网模型以及简化为弹簧阻尼机构的CED125D受电弓归算质量模型。通过动力学仿真分析得到反映弓网系统动态性能的接触压力与抬升位移等数据,进而对受电弓在通过锚段关节、刚柔过渡段时的动力学行为及规律进行探讨与研究。与实测结果比较,所建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。     

基于弹性圆柱壳的柔性齿轮副建模及动力学分析

基于弹性圆柱壳理论,建立柔性齿轮副等效简化模型.首先采用具有时变刚度的弹簧模拟齿轮交替啮合过程,其中时变啮合刚度通过解析模型得到;同时采用径向和切向支撑弹簧模拟轴和轴承的柔性.接着根据能量原理,推导柔性齿轮副系统的动能、应变能、啮合弹簧势能以及支撑弹簧势能.随后基于微分求积有限法(DQFEM)对能量表达式进行离散,分别...     

低温制冷机用柔性板弹簧优化参数及型线分析

针对低温制冷机用板弹簧,提出同时考虑"径轴向刚度比"和"最大应力与轴向刚度比"为板弹簧的优化参数,在此基础上,基于有限元分析方法,比较分析了常见的3种不同涡旋型线的板弹簧,得到宜采用圆渐开线和阿基米德螺旋线来构造涡旋线且圆渐开线较优的结论;同时也比较了偏心型与同心型板弹簧的性能,结果显示偏心型板弹簧具有较稳定的径向刚度及较大的径轴向刚度比,有利于低温制冷机的稳定运行。最后通过实验测量了板弹簧的刚度,显示有限元计算值与实验结果的平均误差为11.6%,从而证明了有限元方法的可靠性。     

单侧涡旋干式真空泵内气体流动的CFD模拟

本文建立了单侧涡旋干式真空泵流动区域的数值计算模型,并基于CFD通用软件ANSYS-CFX和动网格技术建立了干式涡旋真空泵内瞬态流动的仿真模型,分析了泵内的工作过程,及存在"欠压缩"和"过压缩"时涡旋干泵内热场分布。为进一步研究干式涡旋真空泵的理论和设计问题进行了有益的尝试。     

涡旋光束轨道角动量在大气湍流传输下的特性分析

从拉盖尔-高斯涡旋光束表达式出发,基于瑞利衍射理论,通过研究涡旋光束在大气湍流中传输时的旋转相干函数的变化规律,总结了涡旋光束在大气湍流中传输时各轨道角动量之间的串扰情况,使用了拓扑荷数探测概率描述串扰规律,并推导了拓扑荷数探测概率的解析表达式。研究了涡旋光束通过湍流后的拓扑荷数的分布情况,并将结果与涡旋光束通过大气随机相位屏的数值仿真结果进行了对比,给出了理论与仿真的拓扑荷数的探测概率随湍流强度以及初始涡旋光束拓扑荷数大小的关系图对比,验证了推导的拓扑荷数探测概率解析表达式的正确性。通过该表达式可进一步研究大气湍流与涡旋光束相互作用从而影响涡旋光束轨道角动量散射的本质,为涡旋光束的空间光通信中选择合适的拓扑荷数间隔,以及在不同湍流强度下选择合适束腰大小以减少串扰带来的误码率提供了理论依据。