基于剪切弹簧非线性模型的振动弛张筛动力学分析

振动弛张筛可有效解决潮湿细粒煤炭的干法筛分问题,且剪切弹簧的动态特性对其动力学响应以及筛分效果具有重要的影响。为了深入研究振动弛张筛剪切弹簧动态特性与振幅和频率的相关性,建立了基于非线性弹性力、摩擦力和分数导数力的剪切弹簧非线性模型,其中非线性弹性力用来描述剪切弹簧静态非线性弹性,摩擦力和分数导数力分别用来表示剪切弹簧动态特性的振幅相关性和频率相关性。将剪切弹簧动态测试实验结果与所提出模型的理论计算值进行比较分析,结果显示,在描述剪切弹簧动态特性振幅相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.525和0.007,平均误差分别为0.323%和5.580%;在描述剪切弹簧动态特性频率相关性时,剪切弹簧动刚度及滞后角的理论计算值与实验测试值的平均方差分别仅为0.041和0.011,平均误差分别为0.107%和5.260%,该数据表明,建立的模型可较好的描述剪切弹簧的动态特性。将该模型应用于振动弛张筛动力学分析系统中,利用Newmark算法计算了振动弛张筛在不同系统参数条件下的动力学响应,结果表明,由于剪切弹簧动态特性具有振幅和频率相关性,在二阶共振区内,随着剪切弹簧阻尼的增加,系统共振峰值减小且共振频率增加,随着激振力的增加,系统共振峰值增加且共振频率减小,故在研究振动弛张筛动力学响应时,应考虑剪切弹簧动态特性对系统的影响。     

物料结合对振动机动力学参数的影响

设计振类输送机时，对物料结合系数Ｋｍ及当量阻尼系数ｆｍ选取不当，会造成动力不匹配，工作点偏离，振动异常等严重后果。针对这一问题，本文建立了物料滑行运动的模型，物料受非线性力作用及非线性力区间重迭判别调整方法，计算出有关参数不同时物料结合系数及当量阻尼系数关于机械指数的变化曲线。     

季冻区草炭土非线性K-G模型试验研究

季冻区草炭土是沼泽环境中植物残体在氧化分解作用下,堆积形成的含有大量未分解纤维残体的特殊土。草炭土纤维及其含量对其强度和变形特性具有重要影响,目前考虑纤维含量对草炭土强度和变形特性影响的本构关系研究还相对匮乏。K-G本构模型因其模型参数与土的体积模量和剪切模量能建立直接联系,因此在岩土工程非线性理论和数值计算分析方面广泛应用。以不同纤维含量的草炭土为研究对象,进行三轴剪切试验,研究了草炭土的应力应变曲线,得到了草炭土非线性K-G模型参数,分析了各模型参数随纤维含量的变化规律,建立了模型参数与纤维含量之间的线性函数关系。对实际公路工程建设具有一定的指导意义。     

形变监测网的非线性二类动态优化设计

在变形监测系统的优化设计模型中，绝大多数函数关系都是非线性，针对这点，根据精度要求直接构造了以形变参数精度为质量准则的非线性目标函数，并顾及灵敏度，可靠性与费用要求的线性，非线性约束条件，提出了形变监测网的非线性二类动态优化设计模型，用非线性优化设计解算方法，求解形变监测网的最佳观测权。     

带式输送机用非线性蛇簧联轴器振动特性分析

对非线性蛇簧联轴器的刚度进行了计算,得出了该联轴器的刚度具有非线性特性,同时利用谐波平衡法研究非线性蛇簧联轴器在谐波激励响应下的振动特性,分析了非线性蛇簧联轴器在系统的频率与激励频率接近而发生共振时的幅频特性,利用Matlab绘制了该幅频特性曲线。从特性曲线可知,该联轴器在激振频率与系统频率接近时能自动停止振幅扩大的危险,自动调节振幅大小,减小系统的振动和冲击。     

敏感参数对流量放大转向系统动态特性的影响研究

阐述了流量放大液压转向系统的工作原理,建立了流量放大系统的动态数学模型,并利用计算机进行动态仿真。仿真模型采用参数化建模。针对结构参数中对系统性能影响较大、且难以计量的阻尼系数进行专门研究,仿真出阻尼为不同值时的系统动态响应结果。     

采煤机牵引部传动系统动态可靠性分析

考虑齿轮的时变啮合刚度、非线性侧隙等因素,根据3自由度齿轮集中质量模型,建立了采煤机牵引部的动力学整体模型,研究变速重载工况下系统的振动响应,获得了牵引部各位置的动态接触应力。考虑随机运动参数、结构参数与材料参数系统等的影响,基于鞍点逼近方法获得了系统功能函数的概率密度函数与概率分布函数,基于顺序统计量理论研究了载荷多次作用下牵引部传动系统的动态可靠性评价问题,计算结果表明：随着系统运转时间的增加,传动系统中齿轮接触应力分布均值增大且标准差减小;动态运转过程中,牵引系统首次运转是较为安全的,系统前期可靠性降低速度较快,后期可靠性递减速度较缓慢。     

隧道围岩中全长粘结式锚杆受力的非线性分析

为分析隧道围岩中全长粘结式锚杆锚固界面剪切作用的非线性特性及其受力特性,建立了锚固界面剪应力与剪切位移的双曲正切函数模型,推导了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的荷载传递方程,采用有限差分方法和Newton迭代公式建立了锚杆受力特性计算方法,并采用典型隧道工程锚杆试验实测结果进行了验证。在此基础上,分析了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的轴力和界面剪应力分布特征,探讨了锚杆长度、界面剪切强度和初始剪切刚度、围岩位移释放系数等因素对锚杆受力的影响。研究结果表明：①双曲正切函数模型采用单一函数曲线刻画了界面剪应力与剪切位移的非线性关系及锚固界面剪切刚度演变规律,可有效描述隧道围岩中全长粘结式锚杆的受力特性;②锚杆锚固力随着锚固长度的增加而逐渐增大,但其锚固长度存在临界值;超过临界值后,锚杆锚固力基本不变;③随着界面剪切强度和刚度的增加,锚杆锚固力逐渐增大,中性点位置移向临空面一侧,界面剪应力向临空面和锚杆末端聚集;④围岩位移释放系数越小,锚杆支护后所提供的锚固力越大。实际工程中,宜根据围岩稳定状态及所需锚固力大小,合理确定锚杆支护时机和长度。     

鼓形齿联轴器齿形及齿面接触特性研究

鼓形齿联轴器是应用在矿山、冶金及轧钢等领域的重要基础件之一,其鼓形齿齿形及啮合特性直接影响鼓形齿联轴器传动性能的优劣。根据齿轮啮合原理,由齿条刀具推导鼓形齿齿面方程,采用解析法对鼓形齿齿形(鼓形齿半径和曲率)进行分析。由鼓形齿齿面方程建立其三维模型,并根据鼓形齿联轴器的工作特点,采用有限元法分别对对中和非对中状态下的鼓形齿轮副接触特性进行了研究,为优化鼓形齿参数、提高承载能力和传动性能提供理论依据。     

悬臂掘进机钻进工况下的载荷谱分析

掘进机载荷的波动性和随机性严重影响了掘进机的工作性能。为了揭示掘进机钻进工况截割载荷的动态特性及规律,在UG中建立了截割头截割煤壁钻进工况的模型,通过LS_DYNA软件对掘进机截割煤壁的过程进行了模拟仿真,得到了截割头所受的三向力以及截割阻力,并对其进行了自相关函数、互相关函数以及功率谱分析,通过分析其载荷特性来降低截割头的振动。结果表明:y方向力和合外力含有较多的周期信号成分,截割头所受x方向力与所受y方向力之间的相似性很大,y方向力与z方向力之间的相似性也很大,截割头所受载荷的主要频率功率谱处在0~10 Hz和50~65 Hz。     

新型磁流变智能隔震器的动态力学性能试验与模型研究

为了设计制作基于土木建筑结构振动控制的新型磁流变智能隔震器,对隔震器设计的关键技术、隔震器的动态力学性能试验及模型的参数识别进行了研究。研究结果表明:磁流变胶工作缸、磁流变弹性体工作缸分别具有高频抗冲和低频减振特性,即在高频、小振幅情况下,具有小阻尼、低动刚度的特性,从而克服传统隔震器出现的刚度硬化现象;在低频、大振幅时,具有大阻尼、高动刚度的特性,从而具有更大阻尼力,具有可进行位移控制的优势;通过对隔震器采用基于单轴模型的智能隔震器动态力学模型进行参数识别,得到了与试验结果相吻合的新型磁流变智能隔震器的力学模型。     

混联弹簧减振系统下自同步直线振动筛的动力学特性

混联弹簧减振系统(由并联座式弹簧组和悬挂弹簧组合构成)下自同步直线振动筛稳态振幅增大、竖直方向运动固有频率提高,停机过共振区时位移响应较仅座式弹簧减振情况明显减小,有利于振动筛整体可靠性的提高。为了解混联弹簧减振系统下自同步直线振动筛的动力学特性,在考虑设计、制造等引起的筛体质心偏离激振力作用线的基础上,建立了直线筛的一般数学模型,并推导其振动微分方程;引入小阻尼近似法,利用已有的筛体参数反推模型中的阻尼矩阵;采用Newmark-β数值仿真与现场实验测试相结合,从时、频域验证了模型的可行性。基于此,进行结构灵敏度分析,讨论了混联弹簧减振系统中悬挂弹簧刚度及位置对直线振动筛竖直方向固有频率的影响,为实际中这两个参数的选择提供参考。     

块系覆岩中摆型波传播对巷道支护动力响应影响

为研究支护体自身的动力响应规律,通过理论和计算分析岩体中的非线性摆型波传播对巷道支护动力响应的影响,根据摆型波在非连续自应力块系上覆岩体中传播时的支护动力响应模型,研究上覆岩块间的黏弹性性质及岩块破坏对支护动力响应的影响。通过计算分析得出,上覆岩块间弹性下降时,支护的动态受拉和受压幅值随之下降且周期变大;上覆岩块间阻尼增大时,支护的受拉和受压周期不变,但周期内的微扰动逐渐消失且幅值略有下降;上覆岩块沿垂直冲击方向破裂成两个子块时,支护的受拉和受压次数增加。     

齿轮-轴系耦合系统动力学特性有限元分析

采用三维实体单元有限元法,建立了某齿轮-轴系耦合系统动力学有限元模型,计算了考虑齿轮啮合接触的齿轮系统的固有频率和模态,分析了内部激励作用下耦合系统的非线性动力响应,研究了耦合系统的位移、速度和加速度响应。结果表明,耦合系统的第1阶固有频率远高于齿轮传动系统的工作频率,耦合系统中出现了多阶派生耦合振型。功率频谱呈连续分布,转子系统呈现典型的非线性振动特征。系统位移的最大值出现在1阶固有频率附近,而速度和加速度的最大值出现在高阶固有频率附近。     

橡胶输送带迟滞特性分析与恢复力模型参数预测

橡胶输送带非线性恢复力模型的建立与参数识别是研究输送带动力学特性的关键,采用椭圆函数描述输送带的非线性阻尼力,采用傅里叶级数描述其非线性弹性恢复力,通过对比不同阶数的弹性恢复力模型拟合结果,选取二阶傅里叶级数描述弹性恢复力;采用果蝇优化算法对RBF网络的扩展参数进行全局优化,再对不同激励下弹性恢复力模型系数进行预测,最后通过实验对神经网络预测结果进行验证,研究结果可为节能型橡胶输送带的研发提供理论基础。     

Dynamic simulation on rubber spring supporting equipment of vibrating screen

By ANSYS, dynamic simulation analysis of rubber spring supporting equipment used in vibrating screen was made. The modal frequency, mode, and harmonic displacement under working frequency were obtained. Variation of rubber spring supporting equipment’s dynamic performance was discussed first, which is under the condition of existing spring stiffness difference and exciting force bias. Also, the quantitative calculation formulas were given. The results indicate that the performance of vibrating screen is closely related with rubber spring supporting equipment’s dynamic performance. Differences of springs’ stiffness coefficients reduce the modal frequency reduced, decrease the dynamic stiffness, and increase vibration displacement. Exciting force bias induces a larger lateral displacement. When rubber springs’ stiffness coefficients exist, differences and lateral force accounts for 5% in total exciting force; rubber spring supporting equipment’s side swing is larger than 1 mm, exceeding the side swing limit.     

基于竖向位移差的块系岩体超低摩擦效应理论分析

深部块系岩体在强冲击扰动下其相对压紧程度会随时间变化,引起超低摩擦效应,而块体间竖向位移差是表征块体间相对压紧程度的直观指标。以块系岩体为研究对象,建立了考虑上覆岩层压力的岩体动力模型,推导得出垂直冲击作用下新的块体间竖向位移差公式并与试验结果进行了对比,验证了理论公式的正确性。最后分析了块体间阻尼、块体质量、垂直冲击幅值和频率等影响因素对相邻两块体间竖向位移差影响规律并以其最小值变化判断超低摩擦效应发生难易程度。竖向位移差最小值越小,超低摩擦效应愈趋显著。研究表明:块体模型受垂直冲击扰动作用时,块体在时间尺度上依次发生强迫振动和自由振动,而其运动过程按竖向位移差变化可分为超强挤压、强挤压、弱挤压和相互脱离4个阶段,相互脱离阶段和弱挤压阶段是超低摩擦效应易发阶段;块体质量、结构面阻尼变化对竖向位移差幅值及周期有明显影响,块体间竖向位移差最小值随块体质量增加以对数规律递增、随块体间结构面阻尼增加以线性规律递增;块体质量和结构面阻尼越小,超低摩擦效应更易发生。垂直冲击频率和幅值亦对块体间竖向位移差影响显著,竖向位移差最小值随垂直冲击载荷幅值增加而线性递减,随垂直冲击频率增加以对数规律递增,即低频、强冲击扰动更易诱发超低摩擦型冲击地压。     

反共振离心脱水机隔振橡胶弹簧的动态特性研究

为寻求提高反共振离心机工作性能的途径,建立了离心机的动力学模型,给出了对应的幅频特性曲线。通过对离心机橡胶弹簧进行动态特性测试,研究了橡胶弹簧的静刚度特性和动刚度特性。结果表明：随着切向位移增大,橡胶弹簧刚度下降;不同温度下橡胶弹簧的刚度随着压缩量的增加而明显增大;橡胶弹簧预压缩量为3和2 mm情况下,刚度变化规律基本一致;在25、32、34、37和40 ℃等不同温度条件下,橡胶弹簧的平均刚度变化不显著;在激振力频率不变的情况下,随着作用力的减小,橡胶弹簧的动刚度增大;在位移不变的情况下,随着频率减小,橡胶弹簧的动刚度减小。     

动静阻尼影响下锚杆瞬态动力响应的解析解及工作状态预测

为了分析动静阻尼条件下锚杆的瞬态动力响应特征以及荷载与锚杆振动基频之间的相互关系,在考虑锚固介质对锚杆产生的动态与静态阻尼力的影响下,基于波动理论建立了锚杆受瞬态激振时引起弹性振动的波动方程。在一端固定一端自由的边界条件下,求解锚杆位移场的解析解,得到基频与荷载之间呈二次幂函数关系。为了验证理论分析的结果,采用室内模型锚杆的拉拔试验和无损检测试验,对不同加载等级下的动测信号进行频谱分析得出对应的基频,采用最小二乘法拟合得到荷载与基频之间的函数关系也呈二次幂函数关系,且施加的荷载小于锚杆体与锚固介质间的握固力时,荷载与基频呈正相关关系,荷载大于握固力时,二者呈负相关关系,这与理论分析结果基本吻合。