振动拉削双阀激振系统输出波形稳定性分析及实验研究

为了分析振动拉削系统在加工过程中电液激振输出幅值稳定性问题,首先引入流量耦合线性模型和拉削负载力模型,构建了双阀激振系统的传递函数,推导了系统输出位移和输出力的时域响应函数;再利用MATLAB仿真计算及绘制开环系统的Bode图和幅值时域响应曲线;最后,利用自行研制的振动拉削实验平台所测得的激振器输出幅值与仿真结果进行对比分析,研究结果表明:激振信号的频率会影响输出波形的平衡位置及波动幅值,激振信号频率越高,输出波形越容易调节;而拉削负载力主要影响输出波形的振荡次数,负载力越大,输出波形越不稳定。因此,为了使拉削过程中激振输出波形更加稳定,一方面可适当提高激振缸缸径和行程的比值,以增大系统极限响应频率,另一方面需蓄能装置或大流量型开关阀平衡激振缸容腔压力配比。     

新型密封偏心自适应调节方法与减振实验研究

针对转子偏心引起的密封流体激振问题,设计了一种新型偏心自适应调节密封结构。该结构可自适应地减小转子偏心量,抑制密封流体激振。对其抑振机理进行探究,得出当偏心自调结构的固有频率和转子密封系统的激励频率一致时,其抑振效果最好;随着两者差值增大,其抑振效果变弱。以水作为密封介质,测量了不同弹簧刚度下偏心自调结构的固有频率,并改变转子转频,对其抑振规律进行实验研究。结果表明该结构固有频率随弹簧刚度增大而增大,但与激励频率差别较大,振动降幅只在10%~20%。将偏心自调结构浸于水,测量其固有频率,对其抑振规律进行实验研究。结果表明浸在水中时该结构固有频率值依然随弹簧刚度增大而增大,但比在空气中时减小了约40%,更加接近激励频率,抑制效果显著,振动降幅最大可达41.27%。     

组合激励下冷轧机工作辊水平振动特性研究EI北大核心CSCD

为研究冷轧机水平方向在多频激励下发生的组合振动,利用多尺度法求得相应力学模型解析解的近似表达式。在三项激振力频率之和接近系统固有频率时,分析系统非线性振动幅频响应曲线受刚度项和阻尼项系数变化的影响。仿真表明,由于非线性因素影响,使水平系统存在跳跃现象和不稳定区域,当增大系统线性刚度、线性阻尼、非线性阻尼和减小非线性刚度时有利于抑制水平振动;同时发现工作辊水平振动周期会随着激振幅值的变化出现倍周期与混沌周期交替现象,合理选取激振力幅值范围有利于抑制混沌运动的产生;减小轴承座与牌坊立柱间隙能够有效抑制轧机水平振动位移及其碰撞现象。以上研究为抑制轧机水平振动提供了有效理论参考。     

大悬挑结构抗风拉索弹簧-阻尼减振支座性能试验与风振控制研究EI北大核心CSCD

为提高大悬挑结构的抗风性能,提出将圆柱螺旋弹簧与筒式黏滞阻尼器相结合设计形成弹簧-阻尼减振支座,并将其布置在柱顶与拉索配合起到竖向减振的作用。对该弹簧-阻尼减振支座的力学性能进行试验研究,依次开展了轴向刚度与低周往复加载试验共计61种工况,探究了静位移、位移幅值与加载频率对支座力学性能的影响,并基于有限元软件对安装弹簧-阻尼减振支座前后的体育场结构进行风振动力响应分析。结果表明:支座的轴向刚度随加载等级的增加而增大;支座的滞回耗能性能随位移幅值的增加而增大,等效阻尼比和等效刚度则随位移幅值的增大而减小;与支座性能随位移幅值的变化情况相比,其力学性能随加载频率的变化幅度更小,各个区段变化范围均小于±10%;静位移对支座的滞回耗能性能、等效刚度和等效阻尼比影响较小。弹簧-阻尼减振支座对大悬挑结构的风振响应具有显著的控制效果,最大达92.16%,平均38.79%。     

脉动压力诱导注射成型下的模腔压力响应

自行研制的脉动压力诱导注射成型装置成功地通过聚合物熔体将脉动变化的压力引入到注射成型的充模与保压过程.在该装置上进行实验,实验结果表明:模腔压力的波动频率与活塞杆的振动频率相一致;模腔压力的波动幅值随着活塞杆振幅的增大而增大;活塞杆的振动频率对模腔压力的波动幅值影响较小.     

振动沉桩过程的动力学仿真分析

振动沉桩过程是一个非常复杂的过程,其复杂性源于土的动力性能和桩－土接触面的动力接触行为。应用Ｄ－Ｐ准则,借助ＡＮＳＹＳ软件,建立桩－土系统有限元模型,选取合适的桩－土系统参数,并得出在该参数下的桩位移曲线。改变激振力振幅、频率及土的内摩擦角、粘结力和压缩模量等参数值,得出相应参数下的桩位移曲线。通过对比原参数下的桩位移曲线与改变参数后的桩位移曲线,得出激振力幅值、频率以及土的刚度和阻尼对沉桩速度和沉桩量的影响。     

双电机驱动自同步振动磨结构分析与设计

为了减小传统振动磨形成的乏能区范围,获得高效的研磨效果和狭窄的粒度分布,研制双电机驱动自同步振动磨,利用自同步原理代替强制振动,两台电机通过带动激振偏心块同步运转来保证振动机体按预定的轨迹稳定运动.阐述了双电机驱动自同步振动磨的工作原理和设计方法,并对现存问题进行了分析.通过C语言程序进行设计运算,计算出相应的弹簧刚度,激振力幅值和电机功率符合实际要求.振动磨可广泛应用于材料工程超微细颗粒的制备.     

基于激振法的空气弹簧垂向刚度和阻尼特性研究

以Firestone公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22L的附加空气室构成带附加空气室空气弹簧.采用激振法研究了当空气弹簧与带附加空气室之间安装有孔口连续调节装置时,系统的振幅放大率和加速度稳态响应随激振频率和节流孔面积的变化规律,以及空气压力、节流孔流通面积对空气弹簧垂向刚度和阻尼的影响.研究发现,在3种各自不同压力条件下,无论节流孔面积大小如何,随着激振频率的增加,系统振幅放大率和加速度稳态响应值都先增大,并且在共振点时达到响应峰值,然后减小至较小的稳定值.当节流孔面积变化时,系统共振时的振幅放大率和加速度稳态响应峰值在节流孔面积调节至大约57 mm2时出现最小.节流孔面积对垂向刚度和阻尼都有影响,其中节流孔面积从57 mm2变化到78 mm2时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著减小;阻尼的敏感变化范围为11 mm2～187mm2,在57 mm2附近阻尼达到最大值.空气弹簧中的空气压力对垂向刚度和阻尼也有影响,内压越大,对应的刚度越大,而阻尼反而越小.该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供了一定的依据.     

正三棱柱流致振动试验研究

以典型的圆柱流致振动为参照,进行了水中弹性支撑正三棱柱在不同刚度下的流致振动试验,系统阐述了正三棱柱的振幅与主频变化特性、频谱特征及尾流模式,并揭示了系统刚度对振动响应的影响。试验结果表明,有别于圆柱"自限制"的三个响应区间,正三棱柱的流致振动响应区间分别为:涡激振动分支,涡振-驰振转变分支及驰振分支。随折合流速增大,三棱柱的振动响应并未出现抑制现象。涡激-驰振转变分支中,振幅突增和频率突降,体现了由涡振向驰振的转变趋势;涡激振动上端分支和驰振分支中,柱体振动存在"锁频"现象。系统刚度的变化会造成相同折合流速下正三棱柱尾流模式的差异,进而影响振幅和频率响应。正三棱柱最大响应振幅比为2.11,大于现有圆柱试验的最大响应振幅比1.90。相比于圆柱,正三棱柱更有利于低速水流能的开发利用。     

理想塑性非线性弹簧支撑刚性圆柱涡激振动响应

应用尾流振子模型以及弱耦合算法的二维CFD数值方法,首次模拟了理想塑性非线性弹簧支撑刚性圆柱的涡激振动响应。CFD数值模拟与尾流振子经验模型预报结果一致显示:响应幅值超出非线性弹簧的极限位移后产生突变而迅速达到峰值,然后又逐渐变小;非线性弹簧情况下幅值峰值要低于线性,但出现在较低的流速。CFD数值方法还模拟到非线性弹簧支撑柱振动频率开始锁定泄涡频率,当振幅达到峰值后,随之锁定于静水固有频率附近。     

基于几何非线性的果蔬运输隔振系统设计

目的 针对运输过程中振动与冲击造成果蔬损伤和品质下降的问题,基于非线性振动理论,提出一种几何非线性结构的果蔬运输隔振系统。方法 首先,基于水平斜弹簧负刚度机构与垂向正刚度弹簧并联的方式设计果蔬运输隔振结构;其次,分析其静力学特性,推导该非线性隔振装置的刚度特性;最后,建立果蔬运输车模型的运动微分方程,采用谐波平衡法研究该新型果蔬运输车的隔振特性。结果 研究结果表明,通过合理的结构参数设计,该隔振装置在平衡点附近具有高静态刚度、低动态刚度特性。对于小幅路面激励,该新型果蔬运输车将在全频段大幅优于对应的线性系统,随着路面激励幅值的增大,隔振装置刚度快速增加,频率跳跃线性逐渐出现,峰值逐渐出现并右移,中频段的隔振效果逐渐变差。高频段的隔振效果远优于对应的线性系统,且与路面激励幅值不敏感。结论 通过引入水平预压缩弹簧与垂向弹簧并联形式的几何非线性结构显著提高了果蔬运输隔振系统的隔振效果,减小运输过程中果蔬所受到的振动与冲击,从而避免了果蔬损伤和品质下降。     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系统准零刚度的影响机理。建立了系统非线性动力学方程,采用平均法求解了系统在车体简谐位移激励下的动力学响应,分析了系统参数和激励幅值对位移传递率的影响。在此基础上,设计制作了准零刚度隔振系统,进行了不同激励幅值、激励频率下的测试,得到了实测的位移传递率幅频响应曲线,并与理论计算结果进行了比较。另外,还通过TruckSim/Simulink联合仿真进行了车载随机激励工况仿真分析。研究表明,试验与理论结果吻合较好,验证了准零刚度隔振系统理论建模和分析方法的正确性。准零刚度的起始隔振频率在1.4 Hz左右,优于线性系统的起始隔振频率2.9 Hz。与车体相应相比,隔振后的位移响应均方根值降低80%以上,加速度均方根值降低90%左右,且稳态时准零刚度隔振系统的稳定性较好,具有良好的隔振性能。     

电流变液对活塞式结构振动的控制

本文研究了电流变液和弹簧所组成的粘弹性型活塞式结构的振动.实验表明,随外加电场强度增加,结构振动幅值减小,系统谐振峰向高频方向移动.这种效应在振动低频区段更为显著.据此可制作阻尼可控结构.     

基础位移激励下斜支承弹簧减振系统的振动

建立了基础位移激励下斜支承弹簧减振系统的几何非线性振动方程,研究了基础位移激励下斜支承弹簧减振系统的几何非线性振动问题。采用L-P法推导出了斜支承弹簧减振系统的非线性振动近似解,讨论分析了基础位移激励振幅、位移激励频率、斜支承弹簧倾角等因素对斜支承弹簧减振系统非线性振动的影响,得到了斜支承弹簧系统的减振效果优于垂直安装弹簧减振系统的减振效果,为斜支承弹簧减振器的设计提供了理论依据。     

电液疲劳试验系统的变谐振控制技术研究

随着激振频率的增加,电液疲劳试验机激振输出幅值急剧衰减,激振频率和激振输出幅值两者之间存在相互矛盾的关系,因此提出了利用谐振能量来提高激振输出幅值的方案。该方案通过改变阀控单出杆液压缸无杆腔容积的方法来改变系统的谐振频率,使得谐振频率与激振频率重合,在谐振点进行激振。在对液压动力机构的运动过程进行分析的基础上,建立系统的数学模型,运用四阶龙格库塔的数值方法对其进行求解,并对仿真结果进行理论分析;理论分析表明可以通过改变无杆腔容积来改变系统的谐振频率,且在谐振点处的激振输出幅值有较大幅度的提升;从负载流量曲线上看,由于谐振能量的输出使得在谐振点处的负载流量急剧降低。最后建立实验系统对以上仿真结果进行实验验证。实验结果表明：在谐振点出的激振输出幅值为饱和输出幅值的25%左右,负载流量反而减小了90%左右;通过改变无杆腔的容积能有效改变谐振频率,拓宽电液疲劳试验机应用范围。     

变刚度印刷滚筒的空挡冲击动态特性研究

针对滚筒从印刷工作面转至空挡面时产生空挡冲击载荷而引起结构 振动的问题,分析了变刚度印刷滚筒空挡冲击的动态特性。先介绍变刚度印 刷滚筒结构的设计理念及其静态挠曲变形情况,再采用有限元方法对普通印 刷滚筒和变刚度印刷滚筒的模态特性、临界转速和空档冲击动态响应进行了 研究。结果表明：变刚度印刷滚筒保持轻量化的同时,其静态挠曲变形相较 于普通印刷滚筒有较大幅度下降,且在自由振动特性、响应位移振幅、振动 平衡位置和振动衰减速度方面更具优势,比普通印刷滚筒的结构更为稳定。     

液压缸非线性弹簧力约束下轧机吸振器参数的优化

考虑四辊轧机液压缸非线性弹簧力约束的因素,引入吸振器控制装置,建立带有轧机吸振器的轧机辊系振动动力学模型;通过对轧机吸振器基本参数的优化,得出吸振器最优的阻尼系数和刚度系数;仿真分析不同质量、弹簧力、摩擦力对轧机辊系振动幅频特性曲线的影响规律,得到轧机吸振器的最优质量可以有效提高系统稳定性,轧机吸振器的最优弹簧力可以缩小系统的不稳定区域,轧机吸振器的最优摩擦力可以有效降低幅频特性曲线的高度,为有效抑制轧机辊系垂直振动提供理论支持。     

边界摩擦条件下含有预紧的对合碟簧隔振单元的振动特性

为研究对合碟簧的摩擦对隔振单元振动特性的影响,设计了一种存在预紧的对合碟簧隔振单元,建立了考虑边界摩擦条件下对合碟簧组的刚度模型。通过准静态加载试验验证了该刚度模型的正确性;并提出了该碟簧隔振单元的非线性动力学模型,应用平均法对对合碟簧隔振单元的自由振动进行分析,得出影响系统自由振动频率的各项因素;对基础激励下对合碟簧隔振单元的受迫振动进行分析计算。结果表明:在小位移振动条件下,该碟簧隔振单元可近似等效成非线性黏性阻尼系统,且附加支持力系数仅影响系统脱离频率,刚度三次项系数值的选取越大越不利于系统隔振;在大位移振动条件下,计算得到了系统存在异常跳跃状态与全频域内传递率系数T′d≤0状态,并说明这两种状态与黏性阻尼系数以及附加支持力系数间的联系。     

流体隔振器中干摩擦对隔振特性影响分析

从物理机理出发，用双线性滞后模型描述了隔振器中密封件与活塞缸壁之间的干摩擦作用，利用谐波平衡法对系统频域特性进行了分析，解释了实验中隔振性能受激励幅值影响的现象。同时还对影响隔振平台性能的参数进行了分析，为流体作动器隔振平台设计和使用提供参考依据。