空压机系统冲击动力特性有限元分析

构造船用空气压缩机系统各零、部件及整机的实体模型,建立系统的冲击动力分析有限元模型。应用I DEAS软 件计算了空压机系统的固有特性、约束模态和冲击动态响应,给出各自由度方向加速度冲击载荷作用时系统的振动响应 及动态应力,为确定船用空压机的抗冲击能力及减振装置的合理设计提供了理论依据。     

计及弹性支撑的汽车动力总成悬置系统解耦研究

为实现动力总成悬置系统在整车中的解耦,建立了弹性支撑(悬架、车身和车轮)与动力总成悬置系统耦合的整车模型,通过该模型计算的弹性支撑固有频率与有限元法的计算结果进行对比,模型的精确性得到了验证。根据耦合作用,分析了弹性支撑对动力总成悬置系统固有频率和TRA解耦的影响。依据耦合系统的模态特性和响应解耦度,提出了计及弹性支撑影响的动力总成悬置系统在整车中实现TRA解耦的方法,对满足此解耦方法的悬置系统进行了仿真验证和试验验证,结果表明:在满足所提出的解耦方法下,该模型可实现动力总成悬置系统在整车中的TRA解耦,从而提高了整车的平顺性。     

精密双层气浮直线电机动力学响应分析

高分辨率步进扫描投影光刻机中的精密双层气浮直线电机采用气浮轴承支撑,实现亚微米级定位的高速高精运动。考虑其气固耦合特性以及对运动精度产生的影响,通过有限元的方法建立了精密双层气浮直线电机的有限元模型。在该模型的基础上,应用模态叠加法分析了该系统在各种条件下的动力学响应,得到了在X、Y、Z三个方向的加速度响应曲线;同时,借助实验模态方法,验证了该系统动态响应,从而得到了该系统的谐振频率。仿真计算结果和模态实验结果的偏差小于10％,证明了该模型是正确有效的,为下一步的动态优化和控制设计打下基础。     

振动系统动力学模型修正方法比较研究

振动系统的动态特性主要取决于其模态参数.修正动力学模型可以提高分析模型与实际系统二者模态参数的一致性或其频响函数曲线间的相似度.这对于准确、可靠预测振动系统的动态特性或动态响应非常重要.文中概述了模型修正基本理论,并对不同模型修正方法进行比较分析.     

基于虚拟样机技术的风洞迎角机构设计及分析

迎角机构是风洞的关键部件之一,是试验模型的支撑,其运动精度和动态特性直接影响风洞试验精度。运用虚拟样机技术建立风洞迎角机构数字样机模型,并对迎角机构进行有限元、运动学及动力学的仿真分析和优化设计,研究结果在迎角机构实际运行中得到验证。     

求解运动激励结构动态响应的固定边界-模态叠加法

针对运动激励下结构动态响应的模态叠加法求解问题,在分析传统的大质量法、大刚度法的局限性的基础上,提出一种新的运动激励转化方法——固定边界-模态叠加法:基于响应等效和约束反力动力平衡原理,将运动激励转化为其作用单元的等效节点载荷,并在运动激励自由度上施加固定约束,进而可以采用一般的力激励模态叠加算法进行结构动态响应计算。固定边界转化方法没有改变原有结构的固有振动特性,在理论上是精确的,克服了大质量法、大刚度法需要补充新的单元修改有限元模型和人为选择参数的缺点,并且可以通过局部有限元网格细化,提高转换载荷矢量近似计算的精度。通过一个平面应力结构的频率响应分析和一辆轻型货车三维板壳模型的瞬态响应分析验证了固定边界-模态叠加法的有效性。     

一种适用于大转动惯量固体的高加速度承载实验装置动态特性分析

本文在分析大转动惯量固体的高加速度承载实验装置特性的基础上,结合刚性传动的动力学特性设计方法,在全面分析接触配合动态特性的基础上,提出了可反映实际工作情况的边界条件简化原则,通过有限元方法建立了整机动力学有限元计算模型,并结合具体项目需求通过对整机模态、谐响应和瞬态动力响应的计算与分析,论证了方案的合理性；同时得出了改善整机动态特性的具体措施,从而为适用于大转动惯量固体的高加速度承载实验装置设计提供技术参考.     

某大型风洞喷管动力学特性分析

基于有限元技术,运用大型有限元软件MSC.NASTRAN,进行了三维建模设计。采用模态和瞬态响应分析法对喷管的动力特性进行了分析计算,得到了喷管在工作过程之中的的动态响应与动力特性(固有频率及振型),并与风洞激振频率实验进行了对比验证。结果表明:该喷管模态频率分布良好,动态特性较好,避开了主要激振频率,使喷管能有效避免产生共振。     

基于响应面法的滑动结合面动态特性参数优化识别

针对机床滑动结合面动态特性参数识别困难和现有方法模型复杂、计算量大等问题,提出了基于实验模态分析和响应面法的动态特性参数优化识别方法。通过试验设计获取样本点构造滑动结合面的多项式响应面模型,以响应面的计算结果与实验模态分析结果的相对误差构造目标函数,采用自适应模拟退火算法优化求解,从而识别出滑动结合面的动态特性参数。以机床动态特性分析实验台上立柱导轨与滑座间的滑动结合面为实例进行了建模、实验、参数识别等分析。结果表明,采用所提出的方法可实现较高的识别精度,可显著提高识别效率。     

直线电动机进给系统滚动导轨结合面动态特性参数识别优化

机床结合面对整机的动静态特性有着重要的影响,结合面动态特性参数的识别对提高整机性能、缩短研发周期有重要意义。提出基于LMS Test.Lab试验模态分析和ANSYS响应面法的动态特性参数识别优化方法。基于结合面等效刚度和阻尼值在ANSYS软件中建立直线电动机进给系统有限元模型,对系统进行仿真模态分析,并通过LMS Test.Lab系统进行模态试验测试,对比仿真模态参数和试验测试模态参数,并通过试验测试结果修正有限元模型。最终使仿真模态参数值与试验测试结果相差在8%以内,验证了该有限元模型的准确性。     

大攻角旋转天平支撑系统的设计与研究

在对飞机尾旋特性进行分析和预测时,要求获得该飞机的动稳定性导数,这些参数值不能用理论方法计算,必须用风洞试验方法确定。为此,设计了大攻角旋转天平支撑系统,此系统可测定飞机模型在不同姿态角下绕风轴以一系列恒定的角速率旋转时的气动特性。文中简要介绍了研究飞机尾旋的重要性和研究尾旋的方法以及用于低速风洞的大攻角旋转天平支撑系统的总体设计方案、试验能力,该支撑系统角度变化范围大、精度高、风洞的堵塞度小以及支架干扰量小,试验数据的精准度达到了较高的水平,可用于分析、预测飞机的尾旋特性。     

FL-51风洞阵风发生器电液伺服控制系统

针对FL-51风洞的阵风模拟需求,研究了电液伺服摆动缸独立驱动叶片的阵风发生器,通过结构解耦、控制同步的方式,简化了发生器结构,从而降低了运动过程中与叶片及洞体的耦合振动。研究了高频同步位置伺服控制算法,提高了发生器叶片的摆动幅度和频率,实现了发生器不同振幅、不同频率、不同波形的组合运动。通过装置测试与阵风流场校测,结果表明:电液伺服摆动马达驱动能力强、动态高、生成的正弦波精度高,在来流风速70 m/s下可稳定工作,能产生符合测试要求的高品质单频和多频阵风。     

大型低速风洞多通道电液伺服阵风发生器协同驱动控制策略研究

为在FL-10大型低速风洞开展飞机模型阵风影响相关试验研究,建立了4通道电液伺服马达驱动的摆动叶片式阵风发生器。4个通道独立控制方式,简化了系统结构,使发生器具备了多频率与多波形阵风模拟能力,但对多通道同步性也产生了更高的要求。针对4通道电液同步伺服控制,提出了一种改进的共反馈同步误差校正控制方案。共反馈同步误差校正控制方案利用主反馈误差来实现对跟踪误差的控制,并通过同步误差完成马达控制系统的反馈补偿,以达到更高的同步控制精度并提升运动性能。通过仿真和试验验证了同步控制算法的有效性。风洞流场校测结果表明:电液伺服摆动马达驱动能力强,动态高,生成的正弦波精度高,研制的发生器在来流风速70 m/s下可稳定工作,叶片最大摆动频率为16 Hz。     

双环控制电动舵机系统的设计验证

针对空空导弹的电动舵机系统,提出了基于传动机构主模态的控制方案,并利用机构动态特性匹配和主模态法设计了双环控制系统。对曲柄滑块机构中的连杆进行分析,利用机构动态特性匹配和主模态方法将高阶多自由度动力学模型简化为二自由度自由转子模型。对二自由度模型与控制系统联合建模,分析机构在有无阻尼状态时谐振主频对系统开环截止频率的影响,确定了按照无阻尼状态进行系统设计更为可靠。最后,对传动机构进行了模态测试,确定了机构动态特性匹配设计方法的可行性。结合风洞测试数据在全弹道飞行平台上对含机构主模态的舵机系统进行了性能验证。模态测试结果表明:固支舵面第一阶扭转频率为1 210.47rad/s,传动机构(含舵面)第一阶扭转频率为1 148.17rad/s,与理论1 180.0rad/s结果一致。全弹道飞行平台外载荷验证显示:最大铰链力矩为6.8Nm时,舵面弹性转角为1.1°,舵机跟踪自驾仪指令最大误差为±0.1°,这些结果满足舵机系统对性能指标的要求。     

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。     

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。     

组合支撑方式下气动多维力多点测量研究

飞行器的设计通常需以其模型在风洞试验中所获取的气动载荷为依据.对于大尺寸、大长径比的飞行器模型,其测试空间受限,常规支撑装置与测量方法难以满足风洞试验的尺寸与动态特性要求.针对上述问题,以压电传感器为核心测试元件,提出了一种结合张线支撑和尾部支撑的组合支撑方式,开发了一种支撑装置与测试元件一体化的气动多维力测试系统.分...     

大型煤气柜风振响应与抗风性能分析

基于刚性模型表面测压风洞试验,得到大型煤气柜表面的风荷载时程,经数据处理得到结构的平均风荷载与频域动力风荷载数值模型.采用有限元方法计算了煤气柜结构的动力特性,研究了煤气柜柜体内外气体的压力差对结构动力特性的影响.采用随机振动理论,计算得到大型煤气柜结构的风致位移响应,分析了柜体内外气体压力差对结构风致响应的影响以及煤气柜结构在风荷载作用下的变形,为结构设计师进行结构抗风设计提供了参考.     

Dynamic calibration of magnetic suspension and balance system for sting-free measurement in wind tunnel tests

To avoid flow disturbance generated by mechanical supports around a model and to guarantee flow quality, a magnetic suspension and balance system (MSBS) can be used to measure aerodynamic forces and moments during wind tunnel tests. We present a dynamic method for the efficient multiple degree of freedom calibration of an MSBS. The MSBS has linear characteristics that allow it to be used as a non-contact-type balance. Moreover, the MSBS can measure multi-component external forces at the same time. The calibration results were used to measure the aerodynamic forces and moments acting on a finite wing model over various angles of attack during wind tunnel tests, allowing the aerodynamic coefficients of the finite wing model to be successfully obtained without support interference.     

短时脉冲激励下隧道振动响应与模态参数识别

为了研究短时脉冲激振力下隧道结构振动响应及有效地提取隧道结构的模态特征。首先分析了锤击作用下的不同短时脉冲激振力精度及其频域特性,其次将短时脉冲激振力应用于上海地铁12号某盾构隧道进行了现场动力测试,最后分析了脉冲激振与隧道结构响应之间的传递函数,并结合随机减量、正交多项式法及自回归滑动平均模型法有效地提取隧道结构的模态参数。结果表明:短时脉冲激振力的中低频振动信号在隧道结构中传递特性较好,传递距离较远。隧道结构的模态频率呈现明显低频特征,前10阶模态频率在100 Hz以下。因此,短时脉冲激振力能够很好地应用于隧道动力测试及模态识别,可为基于模态特征的隧道结构损伤识别及健康监测多个研究领域提供有效的支撑和参考依据。