大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析

以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究。得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析。结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究。     

基于流固耦合有限元的LNG泵用轴承模态影响研究

对某型LNG泵用轴承进行模态分析，深入研究流固耦合预应力对LNG泵用轴承模态的影响。首先用ANSYS对轴承进行流固耦合仿真分析，构建流固耦合模型并进行流场计算，得到LNG对轴承施加的流固耦合预应力。在此基础上，研究轴承在无预应力作用和受流固耦合预应力作用的振型与模态变化机制，对比分析两种情况下轴承振型及模态的显著差异，进而研究流固耦合预应力对轴承共振的影响。研究表明：流固耦合预应力的存在会导致LNG泵用轴承的形变量增大，模态频率下降，且更接近轴承自身的激振频率。     

复合屋面板钢构体系风振特性试验

针对轻型屋面结构的抗风敏感性问题,采用风洞测振试验研究复合屋面板钢构体系的风振特性。在低湍流度均匀流场中,对某复合屋面板钢构体系在两种典型风攻角、4种典型风偏角和9个不同风速下的屋面板中间两个测点的风致位移响应进行测试,对动态位移时程、位移统计结果、位移响应谱和位移风振系数进行了分析。研究结果表明,在低湍流度均匀流场中,屋面板钢构体系的平均位移和均方根位移随风速增加而增大,风攻角和风偏角对屋面风振响应影响很大,最不利风向角下的位移风振系数为1.1～1.4。特征紊流是导致不同风攻角及风偏角屋面板位移均方根响应差异的主要因素,在设计中应重点关注屋面周边局部区域。     

振动钻削过程中液压颤振器的振动特性分析

提出一种液压颤振器,该颤振器可用于振动切削的激振装置,它主要有高频激振阀和单作用颤振缸组成,该颤振器可输出500 Hz的受控振动。采用ANSYS Workbench对颤振器的关键部件弹性端盖进行静态和模态仿真。实验测量了钻孔和不钻孔情况下该颤振器的压力特性、加速度特性和位移特性,并对数据对比分析,结果表明,工件的振动频率能跟随激振阀的激振频率,能量集中在激振频率;该液压颤振器与不钻孔时的振动特性均未发生太大变化,说明该液压颤振器的稳定性是极好的;谐振频率300 Hz,谐振时振幅明显增加。     

基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定

建立考虑工件轴向和径向两个方向刀具刃倾角和模态方向的车削颤振模型。利用试验得到的切削力系数和模态参数,获得给定机床、刀具和工件组合下的颤振稳定域曲线。建立外圆车削轴类零件的动力学模型,主要包括刀具相对工件的动态切削力和动态位移模型。提出一种借助动态切削力和刀具动态位移时域仿真,以及相邻两转的切削力和位移动态成分映射截面来综合判断切削过程稳定性的方法。通过切削试验验证颤振稳定域判据和动态切削过程判据的准确性。利用该方法了解稳定切削和颤振切削的信号特点和分布规律。对比颤振稳定域和动态切削仿真两种稳定性判据的有效性、优缺点和适用场合,尤其通过典型零件的切削过程仿真说明动态切削仿真方法的优点。此外,还通过对动态切削过程的变模态参数仿真,分析模态参数对切削过程稳定性的影响。     

薄壁环形工件车削颤振有限元分析及试验研究

为了避免薄壁环形工件在车削时发生颤振影响加工质量,采用有限元仿真和试验验证结合的方法进行研究。利用ABAQUS软件提取不同壁厚下工件的模态参数,对工件振动规律进行分析;通过锤击试验测量工件模态参数并进行验证,通过数值仿真生成稳定性叶瓣图,结合车削试验对工件振动规律进行验证。研究结果表明,随着工件厚度变小,工件固有频率随之变小,对激振响应更敏感;越靠近自由端,工件刚度越低,车削稳定性越差,容易出现车削颤振现象。该项研究为薄壁环形零件车削时参数的合理选择与车削颤振的控制提供参考。     

一种新型结构膜片联轴器的应用

对普通膜片联轴器的结构进行改进，增大其阻尼系数，并提高其加工精度及动平衡等级．减少联轴器本身对机组平衡的影响．从而达到降低螺杆压缩机机组噪声的目的。同时通过对普通结构膜片联轴器和新型结构膜片联轴器的对比，说明了新型结构膜片联轴器在降低压缩机机组噪声方面的有效性。     

计及热效应的小展弦比机翼气弹稳定性分析

以小展弦比机翼为例，分析其在超声速巡航过程中翼面的气动弹性稳定性。采用分层求解思路，按时间序求解超声速巡航过程瞬态热环境下的翼面温度分布、热模态和颤振边界。分析可知：在根部完全固支条件下，结构各阶固有频率在气动加热初期较常温时均有所提高，随着气动加热的进行，其各阶固有频率却不同程度上发生下降，特别是扭转模态频率；固有频率的下降直接降低气流中机翼弯、扭模态耦合频率，最终降低飞行器的颤振边界；不同的边界约束条件对机翼内部热应力的变化规律影响程度不同，边界约束越少，热应力的变化对结构刚度和颤振边界的影响也越小。     

预应力模态下对旋风机叶片流致振动特性

为了研究预应力模态下对旋风机叶片流致振动特性,采用基于预应力模态的强迫振动响应方法进行仿真分析,以非定常流场压力脉动为激励载荷,对叶片实现强迫振动响应计算。分析了流场非定常激振力的特征频率,对比了无预应力模态和预应力模态下监测点的强迫振动响应特性。研究结果表明,对旋风机流场激振力特征频率为一级、二级叶轮的通过频率及其倍频;由于一级叶轮的3倍叶频与一级叶片2阶固有频率接近,二级叶轮4倍叶频与二级叶片3阶固有频率接近,从而叶片结构发生小幅共振,分别产生相应监控点的振动加速度最大峰值;无预应力模态由于忽略了预应力下的刚化效应,其监控点振动加速度曲线峰值高于预应力模态,两种模态计算出的监控点总振动加速度级差值最大约1.5 dB。     

具有轴间倾角的鼓形齿联轴器啮合状态及受力分析

为了分析鼓形齿联轴节存在轴间倾角情况时,内外齿的啮合特点以及产生的附加力矩,采用几何分析方法,计算得到齿面最小周向间隙作为内外齿接触条件,分析不同轴间倾角时内外齿接触对的接触点位置和齿面间隙;根据赫兹接触理论计算齿面接触点渗透量和接触力,从而计算联轴节的附加力矩。结果表明:轴间倾角存在使得内外齿啮合沿周向呈现不均匀分布,轴间倾角和齿面鼓度半径越大,其变化幅度越明显。当扭转力矩为额定转矩4 000 N·m,轴间倾角为1.1°,相对齿面接触力系数为3.3;接触齿对数大约占齿数的2/3。且扭转力矩越大,轴间倾角越小,接触的齿对数会逐渐增加直至全部接触。齿面接触点位置的偏移引起附加力矩使得联轴节产生绕垂直于轴线方向的转动趋势,计算条件下附加力矩约占扭转力矩的6%~15%,且随轴间倾角的增大而增大。     

Influence analysis of secondary O-ring seals in dynamic behavior of spiral groove gas face seals

The current research on secondary O-ring seals used in mechanical seals has begun to focus on their dynamic properties. However, detailed analysis of the dynamic properties of O-ring seals in spiral groove gas face seals is lacking. In particular a transient study and a difference analysis of steady-state and transient performance are imperative. In this paper, a case study is performed to gauge the effect of secondary O-ring seals on the dynamic behavior (steady-state performance and transient performance) of face seals. A numerical finite element method (FEM) model is developed for the dynamic analysis of spiral groove gas face seals with a flexibly mounted stator in the axial and angular modes. The rotor tilt angle, static stator tilt angle and O-ring damping are selected to investigate the effect of O-ring seals on face seals during stable running operation. The results show that the angular factor can be ignored to save time in the simulation under small damping or undamped conditions. However, large O-ring damping has an enormous effect on the angular phase difference of mated rings, affecting the steady-state performance of face seals and largely increasing the possibility of face contact that reduces the service life of face seals. A pressure drop fluctuation is carried out to analyze the effect of O-ring seals on the transient performance of face seals. The results show that face seals could remain stable without support stiffness and O-ring damping during normal stable operation but may enter a large-leakage state when confronting instantaneous fluctuations. The oscillation-amplitude shortening effect of O-ring damping on the axial mode is much greater than that on the angular modes and O-ring damping prefers to cater for axial motion at the cost of angular motion. This research proposes a detailed dynamic-property study of O-ring seals in spiral groove gas face seals, to assist in the design of face seals.     

螺旋槽干气密封稳态特性分析模型的对比研究

干气密封的稳态特性是密封设计中的重要依据和指标。干气密封稳态特性可通过基于轴向力平衡的静态模型和轴向-角向耦合的动态模型两种途径获得。基于上述两种模型间存在的差异点,就动环偏摆角、静环静态偏摆角和副密封阻尼展开参数研究,讨论两种模型计算所得的稳态特性（膜厚与泄漏率）之间存在的差异,进而给出它们在干气密封稳态特性研究中的适用性分析。计算中,动力学方程和流场方程分别采用有限差分法和有限元法进行离散求解,以膜厚与泄漏量为稳态特性的主要指标。结果表明,当副密封阻尼较小时,角向偏摆角对于静环稳态特性的影响极小,可用静态模型来近似动态模型,以简化计算过程和缩短计算时间。而当副密封阻尼较大时,密封动静环的角向相位差较大,显著地影响密封静环的稳态特性,使用静态模型获得的结果与动态模型的结果差别较大,而且此时前者无法反映由于静环角向追随性较差引起两环端面易发生接触的问题,因此大阻尼情况下宜采用动态模型。     

基于HFFB试验的结构广义荷载与风振响应分析

采用高频测力天平风洞试验技术得到的结构基底弯矩和扭矩进行结构风振响应分析时,只能考虑横向线性振型和扭转向常数型振型,忽略了结构高阶振型对结构响应的贡献。在分析高频测力天平风洞试验测试数据的基础上,以修正线性(常数型)振型广义荷载谱方法为依据,推导得到了结构横向和扭转向各阶振型广义荷载谱。同时,利用此各阶振型广义荷载谱进行了3种典型的格构式高耸结构气弹模型风振响应评估。通过比较气弹模型风洞试验结果和计算结果可知,当考虑振型修正、高阶振型和气动阻尼比后,计算结果与试验结果吻合较好,验证了推导得到的高阶振型广义荷载谱的准确性。     

Study on the damping performance characteristics analysis of shock absorber of vehicle by considering fluid force

In this study, a new mathematical dynamic model of displacement sensitive shock absorber (DSSA) is proposed to predict the dynamic characteristics of automotive shock absorber The performance of shock absorber is directly related to the vehicle behaviors and performance, both for handling and ride comfort The proposed model of the DSSA has two modes of damping foice (i e soft and hard) according to the position of piston In this paper, the performance of the DSSA is analyzed by considering the transient zone for more exact dynamic characteristics For the mathematical modeling of DSSA, flow continuity equations at the compression and rebound chamber are formulated And the flow equations at the compression and rebound stroke are formulated, respectively. Also, the flow analysis at the reservoir chamber is carried out Accordingly, the damping force of the shock absorber is determined by the forces acting on the both side of piston The analytic result of damping force characteristics are compared with the experimental results to prove the effectiveness Especially, the effects of displacement sensitive orifice area and the effects of displacement sensitive orifice length on the damping force are observed, respectively The results reported herein will provide a better understanding of the shock absorber     

超大口径天线结构的风振响应

为明确大型天线结构风振响应特性,以待建的110m全可动天线为研究平台,对其展开各迎风姿态下的风荷载特性分析。根据刚性模型风洞试验结果,探讨了反射面平均风压分布规律及最不利风向角。在此基础上,采用基于随机振动理论的非线性时程分析法进一步对结构的风致动力响应展开研究,总结了风振响应特性。结果表明,该结构自振频率分布密集,结构较柔,其风振响应是一个窄带过程,振动能量随着俯仰角的增大而逐渐提高,且高阶振型逐渐对风致振动有所贡献。该成果可为天线结构抗风设计提供较为全面的荷载取值参考。     

典型窄基输电塔风致响应气弹模型风洞试验

首先,采用离散刚度法,设计制作了典型窄基输电塔气动弹性模型;然后,通过大气边界层风洞试验,对窄基输电塔不同高度及风向下的位移、加速度响应特性进行了测试分析;最后,基于风洞试验结果计算了窄基输电塔风振系数并与规范结果进行了比较。结果表明,窄基输电塔位移均值响应主要为顺风向;顺、横风向脉动位移、加速度响应值都较大,随风向变化不明显,呈上下波动趋势;高度变化对脉动位移和加速度的响应影响略有不同。此外,根据中国荷载规范给出的输电塔横担处的风振系数值大于本次试验结果。     

Damping performance of metal swarfs in a horizontal hollow structure

The scope of this paper is to investigate the damping performance of metal swarfs in hollow structures and to compare its vibration suppression performance with existing granular damping technologies. The effectiveness in suppressing vibrations in a hollow aluminum beam using aluminum, mild steel and stainless steel swarfs is compared to that of rubber spheres. Performance is compared using swept sine wave across a range of amplitudes from 0.1 g to 10 g for both first and the second modes of the beam. Considerable vibration suppression is observed for both modes, and the effect of filler type on damping and natural frequency variation is presented.     

结构参数对锚段关节防风性的影响分析

以新疆铁路强风地区某段接触网的四跨绝缘锚段关节为研究对象,基于大型通用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型。应用非线性瞬态分析的方法,获得了锚段关节在不同平均风速下的风振响应。根据风振响应分析了锚段关节结构参数对锚段关节防风性的影响。分析结果表明:适当减小接触线截面面积、增大接触线和承力索初始张力可提高锚段关节防风性;承力索截面面积对锚段关节防风性影响较小,承力索初始张力大于14 kN的结构较为适宜。     

A new model for investigating the flexural vibration of an atomic force microscope cantilever

A new model for the flexural vibration of an atomic force microscope cantilever is proposed, and a closed-form expression is derived. The effects of angle, damping and tip moment of inertia on the resonant frequency were analysed. Because the tip is not exactly located at one end of the cantilever, the cantilever is modelled as two beams. The results show that the frequency first increases with increase in angle and then decreases to a constant value for high values of the angle. Moreover, the damping is increased at lower contact positions. The tip moment of inertia is also sensitive to the resonant frequency at small values for the odd modes and large values for the even modes.