汽车发动机振动及噪声辐射特性研究（英文）

以某汽车V型发动机为研究对象,采用有限元和边界元法对其结构振动和辐射噪声进行研究。通过模态试验数据修正发动机结构的有限元模型,确保模型的准确性。基于表面振动测量数据,采用边界元法预测发动机表面所辐射的噪声分布,并与采用九点声压法测得的整机噪声结果对比。结果表明:基于表面振动法所预测的噪声辐射与实验测量的结果相吻合,为发动机的低振动噪声设计提供一种简单有效的计算方法。     

偏置锯切力对圆锯片辐射噪声能量影响的研究

将热切机圆锯片锯切时表面的辐射噪声量按照板的噪声辐射情况考虑,推导了噪声辐射能量与锯片表面轴向振动速度均方值的关系。分析了圆盘锯在锯切过程中由振动导致径向和切向脉冲力偏置的原因,同时在此基础上以圆锯片辐射噪声能量为评价指标,利用有限元得到了径向锯切力和切向锯切力偏置对圆锯片轴向振动模态和声辐射特性的影响。     

杂散电流对海底管道表面电位影响预测方法研究

目的：外加电流阴极保护技术逐渐应用于船舶和海洋结构物防腐领域,但随之而来的杂散电流很可能使平台附近的海底管道本身或者其牺牲阳极阴极保护系统产生电化学腐蚀,缩短海底管道使用寿命,甚至破坏管道本身结构而造成严重的生产事故,因此需要预测外加电流阴极保护系统对附近海底管道及其牺牲阳极阴极保护系统可能造成的不利影响。方法提出一种基于边界元法的预测海底管道杂散电流影响的数值模拟方法,建立包括域内控制方程和对应的边界条件的数学模型,可以计算得到海底管道受杂散电流影响区域的位置和范围,并且得到受影响区域表面保护电位的分布情况。结果通过实验室海底管道模型杂散电流试验测量结果与数值模拟结果进行比较,验证该方法预测海底管道杂散电流影响的准确性,数值模拟仿真结果与试验测量结果最大误差百分比约为1.7%,平均误差百分比小于0.2%。数值模拟计算结果准确地预测了海底管道模型表面保护电位分布情况,预测了导管架平台模型外加电流阴极保护系统对海底管道模型杂散电流的影响情况。结论使用的边界元阴极保护数值模拟技术可以准确预测海底管道杂散电流的影响情况,为海底管道杂散电流影响预测研究提供了有力工具。     

轴向柱塞泵的振动噪声测试分析及基于壳体的结构优化

首先对柱塞泵内部的激振源和振动传递路径进行分析,并提出壳体是柱塞泵减振降噪研究的主要对象.然后在ANSYS中建立起柱塞泵壳体的有限元模型,并对其进行模态分析;根据模态分析结果,对壳体结构进行优化.优化后的壳体结构的固有频率有一定的提高,这说明柱塞泵壳体的结构刚度得到加强,有利于柱塞泵的减振降噪.最后测量不同工况下的柱塞泵的噪声辐射和振动情况,并从系统压力和转速两个方面对实验结果进行分析与对比.     

多变载荷下板料成形摩擦系数模型的试验研究

采用MPX-2000盘销式摩擦试验机研究了边界润滑条件下不同界面载荷对304不锈钢与SKD11模具钢之间摩擦系数的影响。运用matlab软件对试验数据进行处理分析,建立了一个基于不同界面载荷的变摩擦系数模型。并对变摩擦系数模型和定摩擦系数模型进行了有限元模拟及试验验证,比较了回弹预测结果与试验测量值的误差。结果表明:摩擦系数随正压力从0.510～7.643 MPa的不断递增而逐渐减小;变摩擦系数模型的回弹预测结果与测量值之间误差较小,验证了变摩擦系数模型的有效性。     

基于边界元法的站场阴极保护数值模拟软件设计与开发

边界元法在阴极保护电位分布计算方面有着明显的优势,采用边界元法对数值模型边界进行离散,计算节点少,计算速率快。站场阴极保护数值模拟软件基于边界元法对站场阴极保护电位分布进行计算,得到可视化结果,通过该结果可以发现屏蔽和干扰位置,对辅助阳极位置进行优化,从而解决站场阴极保护系统腐蚀区域不能预测的困难,使站场阴极保护系统工程更加合理有效。     

某航空发动机压气机轮盘振动特性研究

基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机轮盘的振动特性进行了研究,建立了该轮盘的实体模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机轮盘的振动特性,为其设计优化和振动安全性检验提供了数值依据.     

平面端铣加工变形建模与预测

提出了一种基于有限元分析方法、试验设计方法和偏最小二乘回归(PLSR)理论相结合的平面端铣加工变形预测方法。以某发动机机体为研究对象,进行了铣削参数的三因素三水平正交试验设计,通过已建立的三维有限元模型分析计算不同参数组合下的工件变形量,并用PLSR方法建立端铣变形预测模型。采用建模数据和非建模数据分别对该预测模型进行对比分析,验证了所提出的建模预测方法的可行性与有效性。     

板料成形摩擦特性的实验研究与有限元分析

采用MPX-2000盘-销式摩擦试验机研究了边界润滑条件下滑动速度与界面载荷对304不锈钢与SKD11模具钢之间摩擦系数的影响。运用Matlab软件对实验数据进行处理分析,得出摩擦系数随滑动速度与界面载荷变化的规律,建立了基于滑动速度与界面载荷的变摩擦系数模型。并对典型U形件进行了实际冲压实验与有限元仿真,比较了定摩擦系数模型和变摩擦系数模型的回弹预测结果与测量值之间的误差。分析结果表明:滑动速度为30.615~44.22 mm·s~(-1)时,304不锈钢与SKD11模具钢之间的摩擦系数随滑动速度的增加而逐渐减小;界面载荷为2.038~4.076 MPa时,摩擦系数随界面载荷的递增而递减,且随着载荷的增加,摩擦系数减小的趋势逐渐变缓。采用修正后摩擦模型的回弹预测结果与测量值之间误差较小,预测精度较高。     

汽车振动噪声测试的阶次跟踪方法

汽车振动和噪声是影响舒适性的主要因素，如何采用有效的技术手段测量分析汽车的振动、噪声，日益受到人们重视。本文应用PULSE多分析系统中的阶次跟踪分析方法，测试分析了车内司机座位处振动、噪声随发动机转速变化的关系，结果发现，对于试验车在测试工况下1．5倍发动机转速时，车内振动和噪声都有一个峰值。文中通过阶次分析，对发动机运转稳定性进行了测试。为降低车内噪声和振动响应提供了分析依据和参考。     

压电悬臂梁能量收集及减振研究

根据压电悬臂梁和悬臂梁-质量块振子的理论模型,针对船舶柴油机多振源、高频振动等特点,提出了一种集压电集能和减振降噪两种功能协调工作的多压电悬臂梁装置。运用COMSOL有限元分析软件建立了带质量块的多悬臂梁仿真模型。有限元仿真分析结果表明:压电悬臂梁结构振动频率接近柴油机固有频率时产生共振,振动由柴油机转移到悬臂梁装置,柴油机振动情况明显减少,压电片输出电压和功率分别为5. 88 V和3. 46 m W。压电悬臂梁减振降噪和压电能量收集实验得出:悬臂梁与振动源在频率18 Hz发生共振,振幅由19. 49 d B减少到2. 41 d B,压电片最大的输出电压约为5. 92V,集能效果和减振都较为明显。     

基于声传递矢量法的船舱主机辐射噪声声场分布研究

以某中速船舶柴油机为研究对象，对其不同转速下的振动响应进行了实验研究。在实验的基础上，对于该类型的多转速工况机器，采用基于模态扩展的声学传递矢量（ Acoustic Transfer Vector， ATV）计算技术，将振动与声场联系起来，计算出了机舱在主机单一噪声源激励下的噪声场分布。计算结果表明：振动响应的分布规律与机舱声场分布的规律一致，验证了基于振动法预测声场分布方法的准确性，同时可视化的声场分布可为机舱的降噪提供理论指导。     

针对柴油发电机上箱体振动问题的隔振器设计

针对柴油机激振与发电机的振动易引起上箱体局部共振的问题,根据上箱体冷却器的固有频率,结合隔振方法在减小冷却器振动的条件下设计一种新型冷却器的悬挂式安装方法并对隔振器重新进行设计。因冷却器的固有频率很低,故利用隔振方法将其与机座进行隔离,阻断由机座传导至冷却器的高频振动。先利用Benstone振动数据采集仪对发电机上箱体标记位置进行振动数据的采集,并与国际标准规定的振动数据做比较,确定振动速度超标位置。再利用LMS振动测试设备对上箱体中冷却器进行刚体模态测试,由得出的具体刚体模态测试数据可知冷却器的固有频率,据此设计出一种新的悬挂式冷却器安装方式。最后结合有限元数值模态分析软件对新设计的冷却器进行谐振分析。分析表明,悬挂式安装方式的冷却器安装此橡胶隔振器后振动频率明显降低。     

柴油机机体铸造充型过程有限元模拟

应用有限元法研究了12150V柴油机机体铸造的充型过程。使用有限法求解不可压缩牛顿流体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动,预测了机体充型过程的流动速度场和温度场。以此为基础对机体铸造充型过程进行了评价,计算结果为发动机机体铸造工艺参数提供有益的参考。     

基于有限元理论分析切削振动对CBN刀具磨损的影响

研究用CBN刀具切削钛合金Ti-6Al-4V材料时，切削振动对刀具磨损的影响情况。用有限元分析技术，设计正交试验，分析不同方向切削振动幅度和振动频率对刀具表面应力、刀具温度的影响，研究切削振动条件下的刀具磨损情况。有限元仿真结果表明:X方向振动对刀具表面应力和温度影响较小，且规律性影响不明显，因此X方向振动并未加重刀具磨损；Y方向振动对刀具表面应力和温度影响较大，刀具表面应力和温度随着Y方向振动幅度和频率增加而增大和升高，刀具磨损加重；当X方向和Y方向均存在振动时，刀具表面应力和温度也随着振动幅度和频率增加而增大和升高，刀具磨损严重。利用实际切削试验对有限元分析结果进行验证，发现振动对刀具磨损影响较大，与有限元分析结果基本一致。      

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

两种不同约束条件下发动机缸体铸件热应力场的数值模拟

采用FDM/FEM集成热应力分析系统(其中采用铸造之星FT-STAR进行温度场计算,ANSYS进行热应力场计算,采用FT-STRESS进行有限差分网格向有限元网格转换和有限差分/有限元温度载荷转换),对某厂柴油机发动机缸体铸件进行从浇注到冷却至室温全过程的温度场、热应力场数值模拟,得到冷却变形情况及残余应力分布,并研究比较了将气缸处砂芯考虑为部分刚性,和将砂芯考虑为完全退让性的两种不同约束模拟方案对计算结果的影响。前者应力值和变形值远远大于后者的结果。     

数值分析法在超声检测中的应用

介绍了近年来数值分析法在超声检测中的应用,其中包括有限元法和边界元法等,对它们各自在无损检测应用中的优缺点进行了分析比较和讨论,提出用有限元和边界元的耦合法来分析更为有效。     

基于FEM/BEM的开降噪孔金刚石圆锯片孔形研究

对降噪孔几何参数进行研究,以Φ960 mm的金刚石圆锯片为例,将有限元和边界元方法相结合,分析不同降噪孔形状的金刚石圆锯片的振动情况,以计算得到的振动响应作为边界元模型的边界条件,计算金刚石圆锯片的声场特性,并对比分析不同形状降噪孔金刚石圆锯片的计算结果进。结果表明:圆形、三角形、五边形降噪孔金刚石圆锯片分别在低频段、中频段、高频段范围内降噪表现最好;整体降噪效果最明显的是五边形降噪孔金刚石圆锯片。并且提出了该种圆锯片工作的合理转速为346~378 r/min和430~456 r/min。      

一种基于FRANC3D的高压气瓶安全性评定的新方法

介绍了边界元法计算应力强度因子的方法和原理,利用FRANC3D软件建立了不同尺寸的半圆形表面裂纹的三维模型,计算了裂纹尖端的应力强度因子值,并与Newman-Raju理论公式的计算结果进行比较.结果表明了该软件具有较高的精度.结合蒙特卡罗方法,举例说明15 MnMoVN钢高压球形气瓶的疲劳失效评定和疲劳寿命预测过程,为高压气瓶的安全性评定提供了一种新方法.