三质体振动机动力学参数对其性能的影响分析

提出了工作质体无量纲特征幅值、特征幅值放大倍数、最大参振物料系数、隔振架与基础之间的力传递系数、同步能力系数和临界隔振频率比作为描述三质体振动机的性能指标。通过数值计算,研究了系统动力学参数对振动机各性能指标的影响规律。当工作质体工作于超共振态时,特征幅值和力传递系数随隔振频率增加而减小。当隔振频率比相同且大于临界隔振频率比时,随工作质体与隔振质体质量比的减小,初始特征幅值和最大力传递系数增大,特征幅值放大倍数和最大参振物料系数略有减小,即较小的工作质体与隔振质体质量比,有利于提高振动机的综合性能指标。振动激励角越小,系统同步能力系数越大。当支撑刚体作为物料箱时,同步能力系数随工作质体与激振器安装刚体的质量比的增加而增大。系统结构能够满足两激振器自同步运行的稳定性要求,计算机仿真结果验证了理论研究的正确性。     

反共振时上质体振幅最小的反共振振动机动力学分析与仿真

本文针对反共振振动机振幅不稳定的问题,提出了一种能使原点反共振振动机振幅稳定的参数选择方法。这种方法的中心思想是令发生反共振时上质体的振幅最小。在这种情况下,当激振频率发生变化时,上下质体振幅的变化是一致的。同时使两共振点之间的距离要离得足够远,在反共振点附近上下质体的幅频响应曲线比较平缓。从而使振幅稳定性基本上达到实用要求。在需要振幅精度比较高的场合,也只需小范围调节即可实现。     

三质体声共振混合机的动力学特性及其性能分析

为研究三质体声共振混合机的动力学特性,建立了三质体声共振混合机的动力学模型,进而分析了系统物理参数对动力学特性的影响,阐明了物料质量和阻尼变化对声共振混合机动力学响应的影响规律,提出了系统在共振频率附近工作的振幅控制策略。进一步分析了典型声共振混合机在额定载荷下的对地动载荷和所需激振力,并与额定载荷所需的最大推力进行了比较。结果表明,通过选择合理的系统物理参数,三质体声共振混合机在三阶共振频率附近工作,其振幅变化较平缓、负载质体和激振质体的运动相位相反,系统能够兼具能量转换率高、对地动载荷小且激振力小等优点。所得结论有助于进一步提高声共振混合机的工作性能和设计水平。     

两端固定输流管道的稳定性和参数共振

研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。用平均法导出了管道失稳判据和三种参数共振区域的边界曲线方程，讨论了系统参数对失稳区域的影响。用数值方法给出了各种参数共振的响应曲线，分析了其存在区域以及响应频率与脉动流频率之间的关系。研究结果表明，组合共振区域内可发生拟周期运动和组合周期运动；组合共振曲线能延伸到第二振型次谐波共振区域；第一振型次谐波共振曲线能覆盖整个组合共振区域，而且能延伸到第二振型次谐波共振区域。因此，此系统存在同一个脉动频率与多种运动相对应的参数区域。     

有界窄带激励柴油机轴系扭振系统主参数共振

研究柴油机轴系扭振强非线性系统在有界窄带激励下的主参数共振响应和稳定性问题。应用改进多尺度法得到在有界窄带随机激励下柴油机轴系扭振系统的幅频响应方程,导出系统的Ito随机微分方程。通过矩法得到系统随机均方响应的近似表达式,分析各个参数对柴油机轴系扭振系统主参数共振均方值的影响。结果表明,主参数共振稳态解稳定的充分必要条件与系统二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;随着阻尼值的增大,系统主参数共振振幅的均方值减小;随着曲轴扭转刚度的减小,系统主参数共振的均方响应曲线的斜率增大;随着随机扰动强度的增大,系统时间响应曲线和相图变化微小。     

乘性双态噪声和周期调制简谐噪声激励下的线性过阻尼谐振子的随机共振

针对乘性双态噪声和加性周期调制简谐噪声联合作用的线性过阻尼振子,利用Shapiro-Loginov公式推导了系统响应的一阶矩以及稳态响应振幅的解析表达式,得出了稳态幅值关于各种噪声参数出现随机共振的条件。研究表明在一定条件下,系统稳态响应振幅关于各种噪声参数具有非单调依赖关系,即出现了随机共振现象;特别地,简谐噪声和普通白噪声相比,不仅具有传统的刻画指标-噪声强度参数,还具有另外两个新的指标参数,即阻尼参数和频率参数。通过对这两种参数的调节可以有效控制系统稳态响应振幅的随机共振现象,有助于增强系统对外部周期信号的响应程度,从而提高系统对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计。     

非线性耦合双稳系统的振动共振与随机共振

单一双稳系统受到弱周期信号和噪声的作用能产生随机共振.而在高、低两种不同频率信号作用下则能产生振动共振,将两个双稳系统经非线性耦合而成为耦合双稳系统,并在低频、高频信号和噪声的作用下研究了耦合双稳系统对低频信号的响应特性,给出了高频信号参数和耦合系数对振动共振和随机共振的影响关系,结果表明通过调节高频信号幅值或耦合系数大小能产生振动共振或随机共振,并构建了耦合双稳系统原理框图,为随机共振的控制及其利用提供了新的理论方法,数值仿真结果与理论分析结论完全吻合.     

双稳系统的振动共振及特性分析

基于非线性双稳系统受高、低两种不同频率作用的双时间尺度特性和谐波平衡法，解析地分析了双稳系统对低频信号响应的幅值与高频信号参数、系统参数之间的关系，表明系统响应的幅值随高频信号或系统参数的变化并非单调，而是存在着称之为振动共振的极大值。基于这些参数与共振曲线的关系，提出了共振状态下的频率特性。理论近似解析分析的结论与数值仿真计算的结果基本一致。     

垂直主振系冲击消振系统的简谐激励响应分析

运用数值仿真方法分析了垂直冲击消振系统的简谐激励响应。得出了垂直冲击消振系统与相同参数无冲击体系统响应的比较结果。提出了垂直冲击消振系统的设计原则，使消振器的运动状态处于低周期锁频状态的反共振处。     

有界窄带激励下微梁系统主共振

研究电路与微梁耦合系统在有界窄带激励下的主共振问题。建立有界窄带激励下微梁系统的随机微分方程。应用多尺度法得到系统主共振的幅频响应方程,导出系统的Ito随机微分方程,采用矩法得到系统随机均方响应一阶矩和二阶矩的近似表达式。数值分析了系统各个参数对微梁响应的影响。结果表明:主共振稳态解稳定的充分必要条件与系统一阶矩和二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;随着带宽的增加,相轨图极限环的厚度增加;当微梁上极板的宽度、厚度和长度增加时,系统二阶矩增大;当上极板的阻尼系数、轴向力以及上下极板间的距离增加时,系统的二阶矩减小。     

随机结构动力分析的扩阶系统方法

本文发展了一类用于随机结构系统动力分析的扩阶系统方法。基于随机空间的正交展开理论,文中推导给出了扩阶系统动力方程的一般公式。这组公式可以适用于同时具有随机质量、随机阻尼、随机刚度参数的多自由度动力系统。通过引入虚拟结构的概念,文中建议了形成扩阶系统动力矩阵的有限元方法。通过对比算例分析,证实了扩阶系统方法的可行性与可靠性。最后,讨论了一个很重要现象：随机系统均值反应与相应均值参数系统反应之间的差异并指出了此差异的意义。     

井下移动式破碎机垂直方向随机振动响应的研究简

 为了研究井下移动式破碎机在破碎头受随机载荷作用下垂直方向的振动特性、探究其工作可靠性低的原因,通过假设与简化,根据多体动力学理论,建立了其动力学模型和垂直方向的运动方程,运用虚拟激励法推导了破碎机垂直向振动响应的数学模型．以国产某型井下移动式破碎机为研究对象,分析确定了破碎头冲击岩石时的随机载荷,运用MATLAB语言程序,得到该破碎机在高位时受随机载荷作用下破碎头、支臂与机身在垂直方向的随机振动响应．结果表明：在载荷峰值为375 kN、均值为186 kN、频率为10 Hz的随机激励作用下,该机各部振幅峰值与均值分别为：破碎头：0.0125 m,0.007 25 m;支臂：0.010 m,0.006 57 m;机身：0.006 1 m,0.003 62 m,可见各部振动比较剧烈．破碎头振动和波动最大,支臂次之,机身最小,与实际情况相符．当各部件振幅达最大时,破碎头、支臂与机身的低频与固有频率接近,容易发生共振,这是导致机器振动剧烈,引起零部件、元器件失效,使用寿命下降的主要原因．所得结论为改进移动式破碎机设计、采取合理的减振措施、延长破碎机使用寿命提供参考．     

三激振器双质体振动系统自同步特性研究

提出了一种三机驱动双质体自同步振动系统,该系统具有有效筛分面积大、占地面积小和地基受动载荷小的优点.首先,依据Lagrange方程推导出双质体振动系统的运动微分方程,并求出了其稳态解.然后,由Hamilton原理推导出系统的同步性条件和稳定性条件;运用控制变量法分析了中间弹簧刚度和电机安装位置对系统同步性以及同步相位差角的影响.研究结果表明:当系统参数满足同步性和稳定性条件时系统可以实现稳定的自同步运动,同步时上质体两电机的相位差角为0°,上质体和下质体电机间的相位差角为180°.最后,用机电耦合仿真结果验证了理论分析的正确性.研究结果为该系统的设计分析提供了理论基础.     

大气紊流作用下超音速二元机翼的脉动响应

以二元机翼为研究对象,研究大气紊流作用下系统的脉动响应。将气动力分解为简谐振动气动力和脉动气动力两部分,采用随机场的三角级数合成法得到作用在机翼上的脉动压力,运用随机理论对机翼均方根响应值进行分析,着重考查了平均来流速度、湍流尺度、湍流强度等对系统均方根响应的影响。结果表明,系统的均方根响应随速度的增大而增大,在流体速度小于线性临界颤振速度时,其变化很平缓,当速度超过临界颤振速度时,其均方根响应迅速增大。而均方根响应几乎随紊流强度的变化呈线性增长,但其对紊流尺度的变化不很敏感。     

恒星干涉仪延迟线系统地面随机振动响应分析

研究地面随机微振动对恒星干涉仪关键部件-光学延迟线系统性能的影响。利用美国蓝氏(Lansmont)集团生产的SAVER 3X型三轴振动仪实测地面随机振动信号,以输出的G加速度功率谱密度为激励,运用Workbench有限元分析软件计算该结构系统的随机振动响应;根据抛物镜面节点数据拟合出抛物镜面的Zernike多项式系数、抛物镜刚体平移量和抛物镜面PV和RMS值;将Zernike多项式系数导入光学系统中分析光学延迟线系统光学性能;最后利用ELCOWAT 3000电子自准直仪测量抛物镜刚体平移量,分析实际测量结果和计算理论结果偏差。分析计算结果与实验数据最大偏差7.6%,计算抛物镜面形RMS值为9.6 nm,PV值为46.1 nm,波前差为0.043λ。目前的光学延迟线的地面振动满足光学延迟线系统的稳定性要求。使用动态光学性能标准分析判断微振动对系统光学性能的影响程度,为恒星干涉仪其他子系统优化设计和隔振补偿措施提供参考。     

Transition to Quantum Turbulence Generated by Thin Vibrating Wires in Superfluid 4He

We report the turbulent transition in superfluid ⁴He generated by a vibrating wire as a function of its thickness. The response of a vibrating wire with a 3 μm diameter in superfluid ⁴He at 1.2 K reveals a hysteresis at the turbulent transition between an up sweep and a down sweep of driving force, while no hysteresis appears for wires with a thickness larger than 4.7 μm diameter. These results indicate that the 3 μm wire is efficient for reducing the number of vortex lines attached to it. A cover box and slow cooling also prevent vortex lines from attaching to a wire, resulting in a vortex-free vibrating wire. The effective mass of the vortex-free vibrating wire is almost constant in a wide range of velocities up to 400 mm/s; however, the wire density estimated from the resonance frequency is a half of the expected value of wire material, suggesting that a wire mass becomes lighter or a wire diameter becomes larger in the superfluid effectively.     

随机振动结构声辐射的统计边界点法分析

文章利用作者提出的统计边界点法,对随机振动结构声辐射的计算进行了研究。文中详细地介绍了统计边界点法,并以随机振动球为例,计算了其在表面振速功率谱密度函数分布已知情况下的随机声场,并与解析解以及统计边界元法的计算结果进行了比较。结果表明：该方法与统计边界元法相比,在边界剖分相同的情况下,能够在相当宽的振动频率范围内,给出更加满意的计算结果。     

计算随机振动结构声辐射的统计体积源边界点法

机器的机械振动在单频范围内大多是具有明显随机性的随机过程,单纯通过有限元、边界元等传统的数值方法不能计算这类具有随机边界条件的结构声辐射问题。本文提出将体积源边界点法和统计方法相结合的统计体积源边界点法,导出了求解随机振动物体辐射声场的计算公式。通过求解随机声算例的计算,表明本文所提出的方法是有效的。     

弹性支持的无限铁木辛柯梁对移动振动质量的响应

针对具有弹性基础的无限梁在移动的振动质量激励下的响应问题，采用考虑剪切变形和转动惯量的铁木辛柯梁理论建立梁的微分方程，并利用双重傅立叶变换求解，得到梁的运动方程。最后，通过一个数值计算的实例，分析了振动质量以及其移动的速度对梁的响应的影响。结果表明，振动质量本身对梁的响应的影响不可忽视。     

Exploring damping characteristics of composite tower of cable-stayed bridges

The damping characterization is important in making accurate predictions of the seismic response of the hybrid structures dominated by different damping mechanisms. Different damping characteristics arise from the construction of the tower with different materials: steel for the upper part; reinforced concrete for the lower main part and interaction with supporting soil. The process of modeling damping matrices and experimental verification is challenging because damping cannot be determined via static tests as mass and stiffness can be. The assumption of classical damping is not appropriate if the system to be analyzed consists of two or more parts with significantly different levels of damping. The dynamic response of structures is critically determined by the damping mechanisms, and its value is very important for the design and analysis of vibrating structures. An analytical approach that is capable of evaluating the equivalent modal damping ratio from structural components is desirable for improving seismic design. Two approaches are considered to define and investigate dynamic characteristics of a composite tower of cable-stayed bridges: The first approach makes use of a simplified approximation of two lumped masses to investigate the structure irregularity effects including damping of different material, mass ratio, frequency ratio on dynamic characteristics and modal damping. The second approach employs a detailed numerical step-by-step integration procedure.