柔性机体下船舶柴油机主轴承TEHD润滑分析

为更加准确地预测船用柴油机主轴承的润滑特性,运用CMS模态综合法缩减整个机体和曲轴,运用基于质量守恒边界条件的广义Reynolds方程和Greenwood/Tripp接触理论,计入温度影响,建立了基于整个柔性机体下的主轴承热弹性流体动力TEHD混合润滑模型。与单轴承座下的TEHD混合润滑对比,单轴承座计算结果偏于保守,而整机体下参数变化平缓,更接近实际。与整机体模型下的弹性流体动力EHD润滑对比,不计入温度的影响,其计算结果将无法准确反映轴承的整体润滑形貌。相较于另2种模型,基于柔性整机体下的热弹性流体动力混合润滑TEHD模型计算时间增加可以接受。显然,该润滑模型的建模方法具有较高的应用价值。     

大型船舶轴系纵扭耦合振动理论与试验研究

系统阐述了大型船舶柴油机推进轴系振动的特点和规律．在此基础上建立了轴系纵扭耦舍振动的系统矩阵理论计算模型。在耦合效应的考虑上,柴油机曲轴计入其当量耦合刚度：而螺旋浆则用当量加速度耦合系数和当量速度耦合系数描述。通过对实船轴系纵扭耦合振动的理论计算和试验分析．对耦合振动的一般规律进行了系统的研究。     

柴油机曲轴与气缸体系统动力学仿真研究

利用有限元模态综合技术得到曲轴、飞轮及气缸体柔性体模型，运用雷诺油膜方程描述主轴承油膜的非线性特性，建立了曲轴组件与气缸体耦合多体动力学仿真模型，在ADAMS仿真平台上对模型进行了多柔性体动力学仿真分析.由仿真计算得到关于气缸体NVH（噪声、振动与平顺性）特性的载荷和位移边界条件，如活塞侧向拍击力、主轴承载荷、主轴承油膜最小厚度随曲轴转角曲线.在仿真环境下比较了采用柔性气缸体和刚性气缸体两种条件下曲轴的主轴颈轴心轨迹图，最后利用试验测量的气缸体表面节点振动数据验证了耦合系统动力学仿真结果的有效性.     

基于柔性多体动力学的地铁车辆动态行为研究

为了更准确地研究地铁车辆的动态特性,详细考虑了地铁车辆关键零部件的结构弹性,提出一种基于柔性多体动力学的地铁车辆动态行为研究方法。首先,建立地铁车体和构架等关键零部件的有限元模型,然后基于子结构理论及Guyan缩减矩阵法对其进行缩减,并结合多体动力学理论形成最终的地铁车辆刚柔耦合动力学模型,采用该模型研究不同线路条件下的地铁车辆动态特性。同时,建立地铁车辆刚体动力学模型,与上述刚柔耦合模型进行对比,研究结构弹性对地铁车辆动态特性的影响。研究发现：在不同线路激扰条件下,刚柔耦合模型与刚体模型的计算结果有较大差别,考虑结构弹性会增大车体振动和脱轨系数等指标。因此,在对地铁车辆运行安全性和乘坐舒适性进行评估时,应考虑车辆的结构弹性。     

柔性并联机器人运动学与动力学约束及系统方程

为了建立包含柔性杆件的并联机器人的动力学模型,利用运动弹性动力学理论及有限元方法.分析了柔性并联机器人各支链的弹性变形、弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人的运动约束条件和动力约束条件,建立了平面柔性并联机器人的系统方程.以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用SAMCEF软件验证了模型的正确性,二者最大相对误差小于9%,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性.     

基于虚拟样机技术的柴油机建模与动力学仿真

以某16缸柴油机为研究对象,结合有限元软件ANSYS和多体动力学软件Adams构建了柴油机的虚拟样机模型。对比研究了全刚性体模型、曲轴为柔性和机体曲轴均为柔性3个多体模型的曲轴主轴颈和曲柄销承载曲线的异同。结果表明,曲轴和机体的柔性化对主轴颈的载荷时间历程曲线有较大影响。     

耦合振动下内燃机动态油膜力的预测研究

内燃机在运行中,会发生以轴承油膜力为传递途径的,包括机体整体运动和表面结构振动,以及曲轴弹性振动在内的耦合振动。为了预测内燃机滑动轴承油膜力,发明一种考虑内燃机耦合振动的滑动轴承动态油膜力的研究方法。按照内燃机各部件在振动体系中的重要性以及属性,内燃机气缸体和曲轴被定义为具有质量属性的体单元,部件之间的相互关系被定义为力单元,并使用时间积分法求解系统运动方程。运用该研究方法,最后对一个4缸内燃机动态油膜力进行预测,得到符合运动规律的特性曲线。     

6160柴油机曲轴三维有限元分析

建立了6160柴油机曲轴三维有限元分析的改进模型，详细介绍了曲轴在弯曲和扭转2种交变应力状态下。其位移边界条件和载荷边界条件的确定以及加载方法，校核了该曲轴提高功率前后的疲劳强度。计算结果表明，该模型能够很好地模拟曲轴的实际工作状况，为进一步分析曲轴提供了新思路。     

6160柴油机曲轴三维有限元分析

建立了6160柴油机曲轴三维有限元分析的改进模型，详细介绍了曲轴在弯曲和扭转2种交变应力状态下，其位移边界条件和载荷边界条件的确定以及加载方法，校核了该曲轴提高功率前后的疲劳强度. 计算结果表明，该模型能够很好地模拟曲轴的实际工作状况，为进一步分析曲轴提供了新思路.     

压缩机振动与辐射低噪声结构分析

针对某往复压缩机噪声偏高问题,采用虚拟预测技术对压缩机进行了低噪声结构分析研究。首先建立了由柔性机体、柔性曲轴和刚性连杆、活塞及飞轮组成的往复压缩机的多体动力学模型。通过动力学仿真求解得到传递给机体的各种激励载荷,再根据直接积分法法求解出压缩机机体的振动响应结果,仿真得到的机体部分测点结果与实验结果吻合较好。最后根据有限元动态结果来预测其机体表面辐射噪声,计算出机体的辐射声功率与实测结果相一致。     

FPSO运动与波浪载荷三维水弹性分析方法研究

为了与三维水弹性方法相匹配,将二维梁振动理论与三维刚性船体湿表面网格划分方法相结合,提出了一种适用于三维弹性浮体的湿表面网格划分方法.在此基础上利用广义流同耦合界面条件,建立分布源积分方程,获得计及船体弹性效应的三维水动力系数和绕射力.进而建立了船舶在规则波中的广义水弹性运动方程,求解出各阶振动的主坐标后,利用模态叠加法计算船体的波浪载荷.通过实船计算表明,该方法具有较好的计算精度.     

基于自适应广义线性混合模型的柴油机源分析

为识别柴油机构成的多源相关、多通道耦合系统振动源,本文基于信号分析进行其噪声源识别研究。考虑不同激励源同时激励柴油机本体振动,柴油机振动具有基频、谐频构成梳状特征线谱,本文为柴油机多通道耦合振动系统建立广义线性混合模型,并基于自适应滤波提出振动噪声源分析算法。利用提出的自适应广义混合模型算法,通过MISO模型振动源识别数值仿真验证其有效性;基于某V16型高速柴油机振动试验,识别出该柴油机特征线谱,分离出与柴油机本体噪声无关的频谱,实现柴油机振动激励源分析,为柴油机构成的多源相关多通道耦合振动激励源分析提供一种思路。     

复杂组合结构的有限元模态分析

目的　建立某大功率柴油机机体 +曲轴组合结构的有限元模型 ,并对其进行有限元模态分析 .方法　应用动态子结构法建立有限元模型 ,用虚拟材料来模拟其结合面的动态性能 .结果　计算出前 5阶固有频率和主振型 ,与试验结果比较吻合 .结论　说明所建机体 +曲轴组合结构的有限元模型正确 ,为其下一步的动力学仿真研究奠定了基础     

耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化装置设计

为综合高效实现船舶柴油机烟气废热回收海水淡化以提升尾气净化率,本文以KincaidB&W6L90GE型船舶柴油机为研究对象,提出一种耦合海水淡化的船舶柴油机废气高效净化技术,介绍了耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化技术原理,理论设计计算耦合海水淡化的船舶柴油机废气净化系统的蒸发段和冷凝段,得到烟气余热回收制淡系统蒸发段和冷凝段的换热系数分别为42.29W/(m²·℃)和1067.42W/(m²·℃)、换热面积分别为517.31m²和38.26m²,该系统整体尺寸为Φ6m,总高度为6.452m,并进一步得到船舶烟气净化系统整体尺寸为Φ4.0m,总高度为9.66m,完成了系统的整体尺寸设计计算和结构布置。     

基于Euler-Bernoulli梁模型输流管道流固耦合振动分析的快速算法

根据Ham ilton变分原理导出了基于Eu ler-Bernou lli梁模型的输流管道流固耦合振动的变分方程,采用快速算法求解了耦合系统自由振动的固有频率、临界流速和临界压力,讨论了支撑刚度、流体流速与流体压力对耦合振动的影响,验证了该算法的准确性。研究结果表明,输流管道的固有频率、临界流速和临界压力随支撑刚度的增加而提高,而固有频率则随临界流速、临界压力提高而降低。文中算例则表明该快速方法具有计算准确、高效便捷的特点,为工程上输流管道的快速设计提供了有力工具。     

直升机悬停状态下的振动计算

为降低直升机的共振危害,需要一种对直升机在空中悬停时振动特性快速计算方法.旋翼在离心力作用下,固有频率受应力刚化效应影响发生变化,同时存在旋翼桨叶/桨叶和旋翼/机身的耦合影响,动力学分析十分复杂,另一方面为提高计算效率,运动方程的低阶次、程式化成为迫切的需求.多体系统传递矩阵法(Transfer matrix method for multibody systems, MSTMM)同时解决了这两个问题.为准确快速计算悬停直升机固有频率,本研究基于MSTMM建立一种柔性四片旋翼与直升机机身耦合的动力学模型,推导出系统的动力学拓扑模型、总传递方程和特征方程.重点推导了空间旋转梁和旋转轴的传递矩阵,最终快速计算得出悬停直升机系统固有频率.研究表明:空间旋转梁MSTMM计算结果和ANSYS Workbench仿真结果对比,误差不超过2%,旋转轴MSTMM计算结果与参考文献结果基本一致;机尾固定的约束条件下,计算出36.651 9 rad/s转速下旋翼/机身耦合系统的前13阶固有频率,与ANSYS Workbench仿真结果一致,改为悬停无约束条件,计算得出悬停直升机系统前8阶固有频率,计算速度相较仿真速度提升了7.1倍,为直升机动力学分析提供一种新思路.     

刚-柔耦合机械臂动力学建模及其振动抑制研究

根据假设模态法,对刚-柔耦合机械臂系统进行运动学分析;基于Lagrange方程,建立刚-柔耦合机械臂系统的动力学模型;采用滑膜变结构控制方法对刚-柔性机械臂的振动控制进行仿真研究.结果表明:一阶模态下的动力学模型即可满足刚-柔性机械臂系统的精度要求,滑模变结构控制能够有效地减缓柔性末端的振动,提高机械臂系统的动力学性能和精度.     

电除尘器电流体动力学流动与极间干扰的数值模拟研究

对单电极和多电极电除尘器内部流动建立了三维数值模型,研究了电流体动力学(EHD)流和极间干扰对电除尘器内部流动特性的影响。电场分布由泊松方程和电流连续性方程控制,气体流动由三维不可压缩的Navier-Stokes方程结合标准k-ε湍流模型来描述,气体流动和电场通过库仑力耦合计算。模拟结果显示:EHD流使得电极前后分别形成两个对称的涡,随着气流进口速度的提高,上下涡核朝相反的方向移动;EHD流通过同时提高湍流耗散率和湍动能的生成来影响湍流强度,其结果取决于哪个作用占优势。结果发现:电极之间会产生极间干扰,中间电极前后由于电势和空间电荷密度分布的挤压作用使得涡强度明显减小,并且结构更规则。     

直驱气浮平台工作模态的分析方法及实验验证

直驱气浮平台是集气浮支承、伺服驱动及机械结构为一体的精密运动系统,它具有较复杂的振动性能,一般通过模态分析得到机械结构的振动性能,但在工程应用中,我们更需要获得驱动作用下平台工作时的振动性能。为简单、快捷、准确地分析平台工作状态的振动性能,本文提出一种机电耦合的振动分析方法,即将驱动系统的伺服特性和气浮支承的气膜特性均等效成弹簧阻尼单元,建立机电耦合仿真模型,基于该模型分析得到平台工作状态下的振动模态。为验证该方法,采用LMS模态测试仪对平台进行模态测试,试验结果同仿真结果较一致,基于此方法分析计算得到的振动模态最大偏差为8.16%;模态实验表明所提出的机电耦合模态分析方法可以准确地分析平台工作状态的振动特性。     

飞轮壳结构刚度对机体NVH性能的影响

以某柴油机为例,研究飞轮壳结构刚度对柴油机机体振动问题的影响.建立发动机整机多体动力学计算模型,并对发动机虚拟样机模型进行试验验证;引入拓扑优化计算方法,以飞轮壳结构刚度最大为优化目标,飞轮壳体积比为约束条件,单元密度为设计变量对飞轮壳结构进行优化设计;并结合工程设计经验对优化后的飞轮壳模型重新建模.分析在安装新飞轮壳之后发动机机体振动和声学特性,计算结果表明,在对飞轮壳结构进行优化设计之后,机体振动问题得到了有效的缓解,辐射声功率级降低了0.3 dBA,提高飞轮壳结构刚度能够有效降低机体振动,改善机体振动、声学性能.