基于行波法的多板耦合结构振动功率流研究

通过引入局部坐标,离散波幅系数矩阵,组装状态向量矩阵,建立了离散板的行波法通用表达式,该表达式的提出可以将行波法的研究对象由简单结构推广到多板耦合结构。自编行波法MATLAB程序计算结构的稳态响应,将行波法半解析结果与有限元数值结果进行对比,验证了提出的行波法通用表达式计算多板耦合结构的有效性、高效性。应用行波法分别求解经典薄板理论和Mindlin板理论的振动控制方程,计算耦合结构的主动功率流和被动功率流,结果表明:在全频范围内,面内剪切和旋转惯量对主动功率流和被动功率流有很大影响,在进行功率流主动控制时应尽可能采用厚板理论。损耗因子的增加可以有效减少共振频率范围附近的被动功率流峰值,但对其他频率范围内的被动功率流峰值影响不大。     

梁上附加集中质量对梁-板耦合系统功率流特性的影响

运用导纳功率流法,建立了含集中质量负载的梁与板的耦合振动模型,分析了质量负载对耦合系统功率流传递的影响,并通过ANSYS的优化模块,对梁上附加集中质量的质量大小及在梁上的位置进行了优化设计。研究表明：附加质量对耦合系统的功率流峰值有显著影响,影响的程度与梁板的结构参数有关;合理选择附加质量的质量大小及在梁上的位置,可以提高梁式动力吸振器的吸振效果。     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

考虑流固耦合的大柔性圆柱体涡激振动非线性时域模型

基于流固耦合的涡激升力模型和Morison方程,提出了一个非线性的圆柱体涡激振动时域分析模型。该模型不仅考虑了脉动拖曳力诱发的顺流向涡激振动,而且考虑了横向的流固耦合问题。该模型物理意义清楚,其非线性包括流体阻尼的非线性性质和涡激升力与圆柱体响应的相关性,这些非线性性质是该模型区别于现有涡激振动分析模型的主要特征。分析表明,该模型较好地反映了圆柱体涡激振动的本质,与现有的商业软件吻合较好。     

复杂耦合动力系统振动响应的统计估计方法研究

复杂耦合动力系统是一种常见的工程力学系统,分析了复杂耦合动力系统振动响应的统计估计问题.首先通过动态系统的统计能量分析(SEA)方程,应用扰动法推导随机系统的能量平衡方程,进而推导复杂耦合系统响应的统计估计公式.在分析复杂耦合系统的响应统计估计时,重点分析各种形式激励对系统响应统计估计的影响以及载荷参数的确定方法.分析表明,相互独立的载荷作用是相关载荷作用时的一种特殊情况,它们可以应用统一的计算公式来表达.根据建立的响应统计估计方法,设计了相应的试验件,验证其正确性,试验结果表明,应用该推导得到的理论公式,系统响应的相对偏差能有效的减小,得到的能量平均值能够与试验值较好地吻合.     

考虑流固耦合的弹性圆柱体涡激振动研究

利用CFX软件对质量比为7和3.24时圆柱体两向自由度涡激振动进行数值模拟,捕捉到了"锁定区"、"拍"和"相位开关"等现象,探讨了质量比对涡激振动的影响。最终通过研究表明:流固耦合在圆柱体涡激振动分析中应予以考虑;质量比为3.24时的锁定区范围、最大横向振幅以及达到锁定时的流速要比质量比为7时的大;质量比为7时顺流向频率一直为横向频率的2倍,但当质量比为3.24时,顺流向频率在较低约化速度(Ur≤4)下为横向频率的2倍,在较高约化速度下有两个值,一个为横向频率的2倍,另一个与横向频率接近。     

CSP轧机弯扭耦合振动频率研究

CSP轧机在生产过程中,主传动系统存在强烈的扭转振动和弯曲振动,并且这两种振动相互耦合,呈现出复杂的非线性动力学特性。因此,研究轧机主传动系统的动力学耦合特性,对于抑制轧机振动、保证高效平稳地生产具有重要的理论意义和实用价值。本文利用已推导的弯扭耦合振动微分方程,对弯曲振动和扭转振动的相互影响因素做了理论分析,并得到了现场实验验证,说明CSP轧机在发生异常振动时确实存在弯扭耦合振动现象。     

管材参数对输液管流固耦合振动的影响

采用特征线法对一蓄水池-管道-阀门(RPV)系统的流固耦合振动响应进行了数值计算,研究了管道结构阻尼、管材泊松比以及管道壁厚管道材料对系统振动响应的影响。结果表明：随着管道结构阻尼的增大,管壁本身的振动受到抑制;当管道结构阻尼大于某一临界值时,系统的振动能量主要集中在液体里,造成液体压力能的升高;随着泊松比的增大或管道壁厚的增大,液体的压能增大,管壁的轴向振动强度降低。     

曲轴三维耦合振动特性与非线性参数的影响研究

针对高功率密度柴油机曲轴扭转、弯曲和轴向振动加剧的现象,综合考虑曲轴与轴承座的弹性变形、流体动力润滑的影响,建立12V150柴油机曲轴振动计算模型,分析曲轴主轴颈的动态响应及其耦合关系,并设计正交试验研究飞轮转动惯量、主轴承半径间隙、平衡率、主轴承宽度和供油压力对三维振动的影响次序,提出改进方案。结果表明:曲轴三维振动之间存在较强的耦合作用,各主轴颈之间也存在明显的相关关系;飞轮转动惯量和主轴承半径间隙对各个方向的振动均占有较大权重,主轴承宽度、平衡率有不同程度的影响,供油压力的影响较小。该结果对柴油机强化过程中曲轴各轴段可能发生的三维耦合振动现象的预测和整体的减振设计有实际意义。     

流体微振动隔振器的热振耦合特性研究

隔振是一种航天器振动控制的重要方法,隔振器动力学特性的理论研究是隔振设计的重要基础。针对一种航天新型黏性流体微振动隔振器,基于非牛顿流体物理属性、隔振器宏观传热特性、运载火箭-卫星轴向振动特性,提出了发射段的隔振器及运载火箭-卫星-隔振器系统的非线性热-振耦合模型;通过自行设计基础激励试验测试平台,对不同环境温度下的流体阻尼系数和体积刚度系数进行测试,并将试验得到的阻尼、刚度数据输入隔振模型中进行仿真分析。研究结果表明,隔振系统具有时变性和非线性,流体黏性热导致共振频率漂移、共振幅值变化,隔振器性能与激励幅值、激励频率相关,需要采用新的"共振带"和"隔振带"的概念进行设计;理论模型和研究方法可为隔振器热振耦合特性评估、优化设计及工程应用提供理论依据和参考。     

多平行齿轮耦合转子系统的振动特性分析

通过建立系统各轴的振动方程，联立起来形成多平行齿轮耦合转子系统的振动方程，然后进行数值求解，获得系统固有模态和动态响应。分析了某三平行齿轮减速系统的固有频率及其振型和强迫振动响应特性。结果表明，由于齿轮的耦合作用，多平行齿轮转子系统的振动不同于单轴转子，突出表现为各轴间的弯扭耦合振动，派生出许多新的模态，各轴上的不平衡会引起整个系统的振动响应。     

梁式动力吸振器用于抑制薄板振动的研究

提出了一种适合于弹性结构宽频带吸振的均直梁式动力吸振器,研究了梁板耦合结构的功率流特性。在此基础上,提出了以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为控制目标的梁式动力吸振器的优化设计方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。最后,分析了梁的损耗因子对系统功率流特性的影响。研究表明：梁式动力吸振器不但结构简单,质量比小,安装方便,而且吸振频带宽,吸振效果好。     

变截面梁式动力吸振器的宽带吸振机理

通过对变截面梁-板耦合结构的功率流研究，提出用变截面梁吸收弹性体的振动，论证了变截面梁式动力吸振器的宽带吸振性能，分析了梁的结构参数、梁在板上的连接位置等对吸振效果的影响，为设计适合于弹性主振系的新型梁式宽带动力吸振器奠定了基础。仿真结果表明：梁式动力吸振器吸振频带宽、吸振效果好，加之其结构简单．安装方便，有一定的工程应用前景。     

声振耦合声场分析与结构隔振降噪

以实测某鼓风机组管路振动载荷为激励源,应用ANSYS有限元软件和Virtual Lab声场模拟软件模拟楼板振动所产生的室内声场和声场在不同频率下的声振强弱耦合状态。模拟结果表明,声场在400 Hz以下的区域声振耦合不明显,400 Hz以上存在声振强耦合现象,声振强耦合模型的模拟结果与实测结果比较吻合。通过分析载荷谱和噪声频谱的频带特性,选用常见的阻尼隔振器和中间小质量块组成二级隔振系统,计算系统的振动传递系数,达到理想的隔振降噪效果。     

推进轴系纵向振动引起的艇体声振特性分析

螺旋桨在艇体艉部不均匀伴流场中旋转产生的脉动推力激励起推进轴系纵向振动,振动经推力轴承基座传递至艇体,引起艇体水下低频辐射噪声。通过建立推进轴系、推力轴承基座和艇体耦合结构模型,分析推进轴系─艇体的耦合振动模态,结果显示,艇体弹性支撑边界条件对推进轴系的纵向振动特性有一定影响。采用基于模态叠加法的有限元结合边界元方法分析推进轴系纵向振动激励下的艇体水下辐射声场,分析表明,艇体第1阶纵向振动模态是参与艇体水下声辐射的主模态。进一步在推力轴承及其基座间安装动力吸振器以减小推进轴系纵向振动向艇体的传递,使艇体水下辐射噪声得到一定程度上的控制。     

变截面梁用于板壳耦合结构的吸振效果分析

将变截面梁用于一种板壳耦合结构的吸振,推导了功率流在各结构上的分配表达式,并对吸振效果进行了仿真。结果表明:梁在共振频率处对板和壳的吸振效果明显;安装位置对梁的吸振效果有决定作用,安装位置处板的响应幅值越大,梁的吸振效果越明显;提高梁的损耗因子有利于提升其吸振效果。     

双模态耦合系统中耦合阻尼对功率流的影响

以简谐激励下双模态耦合系统为例，研究了耦合阻尼对功率流的影响。通过改变耦合阻尼的大小，分析了系统输入功率、系统内损耗和模态间传递功率流的变化规律。由分析结果可见，耦合阻尼对系统功率流的影响不仅限于耗能元件的作用，而且对系统的输入功率和模态间的传递功率有着不容忽视的影响。     

浮筏隔振系统多维耦合振动特性分析

针对工程中的浮筏隔振装置,建立了柔性基础上复杂激励多维耦合隔振系统动力学模型。考虑隔振支撑多维波动效应,运用子结构导纳法推导了耦合系统动态传递方程及功率流表达式,给出了系统的功率流谱。数值模拟计算表明,复杂激励隔振系统在低频域出现多个共振峰,在高频域基础的弯曲共振模态及隔振器驻波效应使得系统功率流提高。减小隔振器刚度能明显降低系统功率流但也使驻波效应提前。增加筏体质量可明显降低系统功率流。     

高线加速度下电动振动机电耦合特性的研究

利用机电分析动力学方法,对高线加速度下热与振动复合环境试验的子系统－－离心机－振动台进行建模和仿真分析。仿真结果表明,在离心力场下,电动振动台动圈平衡位置及系统固有频率发生变化,直接影响振动台正常工作,机电耦合非线性项的存在,使振动台输出波形发生失真。最后提出一些解决问题的措施。     

基于功率流的隔振控制研究

针对工程中弹性基础引起动力设备的振动和噪声控制问题，建立了多支承弹性隔振系统的动力学模型，推导了机器、隔振器和弹性基础之间的动态传递方程，以能量传输观点来评价系统隔振效果，揭示机组、隔振器刚度，以及基础刚度等的不同参数对功率流的影响，为工业设计时参数的选择提供参考。