在任意位置激振时周期简支梁的功率流

本文进一步研究周期简支梁在力激振时的振动功率流,分析激振位置对振源向梁输入功率流和沿梁传播功率流的特点。在不同传播域中可适当调整振源位置从而减少输入功率流,但是不管在何点激振,沿梁正向和沿梁反向传播的功率流相等,且等于输入功率流的一半。文中还讨论结构阻尼对减少输入功率流和传播功率流的作用,阻尼在奇数传播域界频率处有效地控制输入功率流,而在传播域中有效地损耗传播功率流。     

含裂纹功能梯度材料梁结构的振动功率流特性分析

功能梯度材料(FGM)梁在工程中应用日益广泛,而梁中裂纹的存在改变了局部刚度等特性,使得功能梯度材料梁的振动和波传播特性发生改变。以含有张开型裂纹的功能梯度梁为对象分析其波传播和振动功率流特性。利用转动弹簧模型模拟裂纹,给出由裂纹引起的局部柔度表达式。建立无限长FGM欧拉梁结构的动力学方程,采用波动法结合梁的连续条件计算得到FGM欧拉梁的振动特性,对无缺陷梁和裂纹梁的输入功率流和传播功率流进行分析。讨论了材料梯度指数、激励频率、裂纹深度和裂纹位置等信息与输入功率流、传播功率流之间的关系,为基于振动功率流的裂纹FGM梁的损伤识别提供理论基础。     

功能梯度板的振动功率流特性分析

根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程,基于模态叠加法求出简谐激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移,结合结构振动功率流方程,研究功能梯度材料矩形板的振动及输入和传播功率流特性。算例中,首先计算功能梯度板固有频率,并与数值解进行对比分析,验证了算法的准确性。然后研究了功能梯度板输入功率流特性,讨论了不同梯度指数对输入功率流特性的影响。并通过可视化方法计算得到了功率流在板中的传播特性,通过功率流矢量图和流线图描述了功能梯度板。     

流致涡激振动压电发电风能采集技术模拟研究

为了实现风能驱动压电能量采集器振动发电,给野外生态环境检测传感器长期供能。研究流致涡激振动将层流风能转换为高频振动,提高压电发电效率。基于ANSYS软件流场分析的CFD数值仿真分析软件建立涡激振动尾流区域流场压电俘能发电模型。设置多个流场激振特性监测点,分析流经钝体产生的涡街脱落尾流区空气压强,模拟波动气压驱动压电振动发电输出特性。采用三种钝体结构分析不同风速作用下钝体尾流区域漩涡脱落特性,研究钝体尾流区压力变化情况,优化系统气流动态特性,获取最佳能量采集区域。将涡激振动引起的波动空气流场与聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)压电薄膜结构结合,分析流致涡激压电薄膜振动变形特性与和输出电能。结果表明：尾流区域各点振动强度存在较大差别;风速增加,涡激振动频率增显著加;三角形钝体尾流区涡激振动强度较高,压电发电输出能量提高。     

离心泵隔舌对流体激振力的影响研究

为了研究隔舌厚度对离心泵压力脉动的影响规律,本文采用基于RNG k-ε模型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明：在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关；激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率；流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加。     

高速离心泵隔舌对流体激振力的影响研究

为了研究隔舌厚度对高速离心泵压力脉动的影响规律,采用基于RNG k-ε型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析.计算结果表明:在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关;激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率;流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加.     

非线性汽流激振力对超超临界汽轮机转子运动特性的影响

汽流激振力严重影响超超临界汽轮机的安全稳定运行,为此建立某1 000 MW汽轮机高压缸1.5级的三维全周模型,通过数值模拟得到不同负荷下的非线性汽流激振力,将汽流激振力耦合到转子-轴承-密封系统中,利用Runge-Kutta法求解微分方程组,对转子非线性运动特性进行分析。结果表明:随着转速升高,转子运动幅度变小,额定转速下转子处于一周期运动。随着负荷增加,系统由带混沌倾向的周期性运动向周期性的混沌运动过渡,此后进入复杂紊乱的混沌运动。非线性汽流激振力以分频的形式影响转子运动。低负荷时,振动频率以1/2工频为主,随着负荷升高,振动以工频为主,期间还出现1/3、2/3工频振动。受非线性汽流激振力的影响,转子系统处于混沌运动,最大Lyapunov指数大于零,系统可能失稳。     

用于列车地板结构减振的动力吸振器设计

动力吸振器作为一种振动控制的主要手段,很少被用于铁道车辆车体结构的振动控制。通过仿真分析发现车辆在33.6 Hz处存在地板局部振动放大现象。为解决该问题,建立地板-多重动力吸振器系统运动方程,推导得到动力放大系数函数,并提出一种基于偏导数的数值搜索方法,计算多重动力吸振器的最优参数。利用仿真方法提取地板目标模态的振型函数,并计算模态质量,最终得到地板最优多重动力吸振器参数。将动力吸振器建入车体仿真模型对其振动控制效果进行验证。结果表明,目标频率33.6 Hz处的地板振动加速度峰值下降23.98%,且33.6 Hz附近的振动传递率也有所下降,所设计的地板多重动力吸振器具有良好的减振效果。     

基于主动格栅脉动流场的抖振力测试与相关性研究

为了探究钝体断面在紊流作用下抖振力的相关性机理,以矩形桥梁断面为例,在主动格栅产生的脉动流场中,通过测压试验并结合不同相关性模型拟合方法,研究了在不同脉动频率下抖振力的空间分布特性。对比探究矩形桥梁断面在静止状态以及运动状态抖振力空间相关性的变化,并利用matlab进一步分解自激力与抖振力,以此来分析自激力对抖振力展向相关性的影响;同时,通过天平测力试验(同步测压)对比了两种不同测力方法的试验结果。试验结果表明抖振阻力跨向相关性伴随着频率和跨向间距的增大而减小,在气动自激力的影响下,抖振力的跨向相关性能得到一定程度的提高,并高于来流脉动风速的相关性。     

高压降套筒式蒸汽疏水阀振动特性研究EI北大核心CSCD

针对高压降套筒式蒸汽疏水阀节流内件无法针精确设计和选用,并产生强烈振动的问题,基于直接边界元法对不同降压级数、节流孔径的疏水阀模型进行流激振动数值模拟研究,得到疏水阀不同开度下监测点处的振动频谱曲线及总振级随阀门开度变化规律。分析结果表明:不同开度下蒸汽疏水阀流激振动频谱特性由阀内节流件结构决定,受开度变化影响很小;在额定流量和额定压差不变情况下,总振级随降压级数增加而降低,但振动频谱特性基本不变,随节流孔径减小,总振级显著降低,且振动主要成分向50~500 Hz频率范围集中,为阀内节流件设计时避免流激共振提供参考,考虑节流套筒开孔时加工特点,节流孔径应取4~5 mm;实际使用中,为降低振动应尽量使疏水阀在中间开度下工作。     

柔性联轴器对振动系统响应的影响

以一个装有柔性联轴器的振动系统为研究对象,应用Lagrange方程建立系统的动力学方程并进行数值求解,并分析柔性联轴器对振动系统不同时段响应的影响。在振动的初始阶段,振动体的响应由激振频率、振动系统固有频率以及旋转系统固有频率三个频率成分组成。在稳态阶段振动体的响应取决于振动系统的激振频率。为了分析柔性联轴器对系统运动稳定性的影响,经计算得到旋转系统在受到扰动时的响应,隨之柔性联轴器的阻尼的增加,对系统的振动也可予以改善。     

高压降套筒式蒸汽疏水阀振动特性研究

针对高压降套筒式蒸汽疏水阀节流内件无法针精确设计和选用,并产生强烈振动的问题,基于直接边界元法对不同降压级数、节流孔径的疏水阀模型进行流激振动数值模拟研究,得到疏水阀不同开度下监测点处的振动频谱曲线及总振级随阀门开度变化规律。分析结果表明:不同开度下蒸汽疏水阀流激振动频谱特性由阀内节流件结构决定,受开度变化影响很小;在额定流量和额定压差不变情况下,总振级随降压级数增加而降低,但振动频谱特性基本不变,随节流孔径减小,总振级显著降低,且振动主要成分向50~500 Hz频率范围集中,为阀内节流件设计时避免流激共振提供参考,考虑节流套筒开孔时加工特点,节流孔径应取4~5 mm;实际使用中,为降低振动应尽量使疏水阀在中间开度下工作。     

弹性边界约束田字型耦合板的振动特性研究

以平面内田字型耦合薄板结构为研究对象,提出了一种计算弹性约束边界条件耦合板振动响应的解析方法。利用耦合部位的平衡条件和连续性条件,建立了耦合板结构的边界耦合方程。使用改进的傅里叶级数作为每个子板的弯曲位移函数,从而使得微分形式的边界耦合方程和各子板的运动方程离散为简单的线性方程组。ANSYS有限元软件仿真验证了建立的理论模型的正确性。利用该理论模型,分析了边界约束刚度的附带阻尼对耦合板结构振动响应的影响,结果表明:在横向约束刚度较软的情况下,横向约束刚度附带的边界阻尼可以明显削弱低阶共振响应。在求得结构位移的基础上,进一步给出了耦合板结构功率流的表达式,并对耦合板结构内的振动功率流传递特性进行了仿真研究,结果表明:增大边界约束刚度能有效阻碍功率流在边界处的流动;当外激励频率为低阶共振频率时,功率流更容易从受激板流向与受激板相同材质的接受板。     

楼内配变室砼地板结构振动声辐射分析

楼内配变设备(例如变压器)工作时会引起与之相连的混凝土地板振动,并通过传递引起其它结构振动,这些振动会产生结构声辐射现象。对此进行分析为楼内配变室结构传声研究的一部分工作,假定砼地板四边固支并适当考虑地基的弹性作用,采用Hamilton方程和振型叠加法对地板的振动位移方程进行了推导与求解,并据此对地板的结构声辐射进行研究。其中注意到振动模态对结构声辐射功率贡献的非独立性,计入结构振动模态耦合项的影响,对地板的结构声辐射效率与声功率进行分析。     

非循环对称力作用下离心叶轮的谐响应分析

为研究流场中离心叶轮受气流激振的受迫振动问题,利用叶盘结构的循环对称性编制计算程序,实现了使用循环对称模型进行非循环对称力作用下离心叶轮的谐响应分析。针对空间周期性的来流条件,由各扇区所受周期激励的相位差建立载荷向量,然后根据按扇区展开的叶轮各节径模态的振型数据,建立模态坐标系下的谐响应运动方程,计算得到叶轮的谐响应位移;以一半开式径向叶轮为例,进行了叶盘结构在气动力非循环对称分布情况下的谐响应分析。循环对称模型与整体模型计算的位移响应结果符合较好,两个共振点附近激振频率下的振动响应均呈现出较高的幅值,表明了算法的正确性和预测气流激励导致共振的有效性。     

基于功率流有限元方法的异形薄板能量密度求解

在机械工程中,对结构在不同频率激励下的振动响应进行分析预测具有重要的意义。功率流有限元法以其适用频率范围较广,可得到结构响应的细节信息等优点成为振动分析领域的研究热点。利用功率流有限元方法对薄板的弯曲波能量密度进行了求解,使用加权残差法导出了薄板单元节点的能量密度残差,利用线性四边形网格对薄板进行网格划分并在此基础上建立了单元的有限元方程,进一步地通过对单元有限元方程的组装和求解得到了薄板上各个节点处的能量密度响应,引入线性三角形网格以处理复杂形状薄板能量密度的求解,对使用功率流有限元方法求解任意形状薄板上的能量密度分布问题具有一定意义。     

基于液压变压器蓄能器变刚度机构的液压激振方法

提出了一种新的激振方法,即用液压变压器与蓄能器、作动缸组成变刚度弹性机构,该机构连接振体构成液压激振振动回路。调节变压器的排量可以改变弹性机构的刚度,进而改变振动回路的固有频率和振动特性。由于这种方法不再依赖液压阀控制振动,所以能够避免节流损失。构建了激振回路数学模型,进行了仿真分析,表明该回路的固有频率可通过液压变压器在一定范围内任意调节。     

旋转配流激振阀输出特性分析及试验验证EI北大核心CSCD

提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:进口压力由14 MPa增至16 MPa,旋转配流激振阀输出压力、流量峰值分别提高了1.16%和6.98%;阀芯换向频率由100 Hz增至180 Hz,输出压力、流量峰值分别降低了1.24%和18.6%;进口压力工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.18%、2.14%;换向频率工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.10%、1.76%。仿真和试验结果整体趋势基本一致,证实了旋转配流激振阀结构的合理性及仿真模型的正确性。     

数控机床整机动态特性评价方法

动态特性是衡量机床性能的一项重要指标,但目前并没有较好的数控机床整机动态特性评价方法。利用真实的动态切削力对数控机床进行激励,能够快速获取机床在切削力作用下的动态特性。鉴于切削参数会影响各频率成分对应的切削力幅值,基于不同工件材料和切削参数下的动态切削力,建立动态激振力模型,通过分频段激励来检验数控机床在不同频段下的动态特性。通过有限元仿真分析,判断数控机床在各个频段下的动态特性;对振动信号进行快速傅里叶变换,得到机床振动时的主要频率成分,为优化机床动态特性提供指导;对比各种动态切削力激振下不同机床的动刚度,评价不同机床动态特性的优劣。最后,通过激振试验验证了仿真结果的准确性。结果表明上述方法简单实用,能快速评价数控机床的动态特性,具有一定的实用价值。     

含表面裂纹板的振动功率流特性研究

从结构噪声的观点研究了在简谐力作用下含有表面裂纹板的振动功率流特性。由于裂纹的存在,导致了板在裂纹两边转角的不连续性,运用断裂力学的理论得到裂纹导致的附加转角。利用力作用处以及裂纹处的连续性条件推导出了含裂纹板中的弯曲波运动并得到输入功率流以及传播功率流。通过对完善板与裂纹板的输入功率流与传递功率流的对比,表明板中裂纹的存在改变了板原有的振动功率流特性,裂纹的特性参数可以通过板的输入功率流和传播功率流来反映。通过构造裂纹板的输入功率流的等值线图给出了识别板中的裂纹的方法。