圆柱壳体的非线性磁弹性振动问题

导出了纵向磁场中圆柱薄壳体的非线性轴对称振动基本方程。利用多尺度法和摄动法求出了两端简支壳体振动的近似解析解,并对振动幅值和频率进行了讨论。     

水中有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素研究

本文以水中有限长纵向加肋圆柱壳体为研究对象,推导了水中有限长纵向加肋圆柱壳体的声固耦合振动方程,其中纵向肋骨的作用表现为在基本圆柱壳体声固耦合振动方程中增加相应的附加阻抗,因此壳体的振动和声辐射由壳体机械阻抗、辐射阻抗和纵向肋骨附加阻抗决定。通过数值仿真算例对外力激励下有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射影响因素进行了研究。结果表明纵向加肋对水中圆柱壳体的辐射声功率影响不大,但壳体表面平均振动速度明显降低,而材料损耗因子对几乎所有频段内水中圆柱壳体的辐射声功率和表面平均振动速度都有明显抑制作用。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

圆柱壳体振动声辐射效率数值计算分析

利用有限元、边界元和统计能量分析方法并结合软件对圆柱壳体在流场中受激振动及声辐射效率作了数值计算分析研究。利用ANSYS软件计算壳体的模态及其在流场中受点激励时的振动响应。然后结合SYSNOISE软件和AUTOSEA软件分别计算壳体在流场中声辐射效率在低频段和高频段时的频率响应。从而建立一套圆柱壳体在流场中振动声辐射效率在全频段的数值计算分析方法。     

传导薄板的非线性磁弹性振动问题

研究了磁场环境中传导薄板的非线性磁弹性振动问题。由虚功原理,给出了磁场中薄板的磁弹性耦合运动方程。并根据薄板薄壳的磁弹性基本假设及麦克斯威尔方程,得到了方程中电磁力及力矩的表达式。作为具体问题,采用多尺度法求出了横向磁场中条形板非线性振动的近似解析解。通过算例,分析了磁场环境对振动周期和幅值的影响。从而证实了,通过改变磁场因素,可达到控制该磁场环境中传导薄板振动的目的。所得的结论,对工程实际将有较大的应用参考价值。     

多设备源激励下水中柱壳结构声振特性研究

研究多个设备振动激励下的水中有限长圆柱壳体振动与声辐射特性。基于薄壳理论,建立单频多个设备振动激励下水中有限长圆柱壳体的声振耦合方程,采用模态展开法推导出多源激励下壳体振动响应和辐射声功率的解析表达式,分析设备激励源数、激励形式及其组合方式等对壳体振动响应和辐射声功率的影响规律。研究表明:多设备振动激励作用下,施加的多点激励力间距越大,壳体结构振速响应和辐射声功率越低;沿周向施加线激励力,不易激起壳体振动与声辐射,而沿轴向施加的激励力越集中,所激起壳体的振动与声辐射越强;在激励力合力相同的条件下,增加激励力接触面积可有效隔声。研究结果可为水下航行体的振动噪声控制提供理论依据。     

基于压电驱动的圆柱壳内振源振动传递控制

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立振源及主被动支承的振动模型,最终使用子结构频响函数综合获得耦合系统振动模型。基于耦合系统模型和理想控制假设,在频域给出壳体振动可控性,并通过振源-主被动支承-壳体试验系统验证控制的有效性。仿真与试验结果表明,基于压电作动器的主被动隔振方案能显著降低壳体的宽带和线谱振动。     

轴—壳体系统耦合振动的建模与分析

耦合振动建模与分析是振动控制的基础。针对末端带有集中质量的轴与加筋壳体的耦合系统,分别利用解析法和有限元法计算轴系导纳和加筋壳体导纳,并将艉轴承与推力轴承作为子结构连接单元,通过频响函数综合进行模型合成,得到整个系统的频域描述模型。在此模型基础上,分析了系统振动固有特性及其随轴承刚度的变化规律,并讨论在轴上实施纵向振动控制的可行性。结果表明,推力轴承刚度改变轴系纵振频率,对纵振能量传递有明显影响;轴系纵向振动不仅会引起壳体纵向共振,还会引起壳体弯曲振动,形成轴-壳体纵横耦合模态;轴的纵向振动控制可以减小耦合系统振动。     

冰箱压缩机机壳实验模态分析

采用锤击脉冲激励法,对某型号冰箱压缩机机壳进行了实验模态分析,识别了整机壳体的各阶固有频率(1 KHz-4 KHz)、阻尼和模态振型等参数,获得整机壳体的固有振动特性。并以实验模态分析为基础,研究整机壳体的结构动态特性,实验模态分析结果表明:压缩机壳体模态振型以内外扩张振动为主,封闭壳体的固有振动特性是压缩机噪声辐射的主要原因。实验模态分析的结果可为压缩机减振和降噪设计提供参考依据。     

磁场环境下导电圆形薄板的磁弹性强迫振动

研究了电磁场环境下机械载荷作用圆形导电薄板的磁弹性强迫振动问题。首先给出了圆形薄板的磁弹性轴对称振动方程,并依据麦克斯韦方程,得到了相应的电磁场方程和电磁力表达式,在此基础上,对横向恒定磁场中周边固支和周边简支边界约束圆板的振动问题进行了分析。基于位移函数的设定,应用伽辽金法,推得了导电圆板的磁弹性强迫振动微分方程。通过数值计算,得到了两种边界约束条件下圆板磁弹性振动的幅频和相频曲线图,并对结果进行了分析,讨论了磁感应强度和板厚等参数对系统振动特性的影响。     

横向磁场中圆板的轴对称振动

给出了横向磁场中圆形薄板振动的基本方程,并对周边固支圆板的振动特性进行了分析,最后给出数值结果,表明磁场的变化对振动频率及衰减系数的影响。     

脉冲磁场激励下铁磁梁式板动力响应特征研究

基于广义变分原理得到磁力计算模型和磁场摄动技术,研究了不可移简支铁磁梁式板在矩形和锯齿形两类典型脉冲磁场作用下的磁弹性动力响应特征及动力失稳现象。数值模拟了铁磁梁式板在稳恒磁场,脉冲磁场下的振幅,频率的变化及其动力失稳特征。揭示了脉冲磁场的形状,脉冲持续时间,脉冲幅值与铁磁梁式板振幅,频率,临界失稳磁场值等特征参量之间的关系,为工程实际中铁磁结构的安全设计和可靠性评估提供依据和参考。     

磁场中旋转圆环板的气磁弹性动力稳定性

研究磁场作用下导电旋转圆形环板受气动载荷的磁弹性行波动力学特性问题。应用哈密顿原理推导出磁场作用下旋转运动圆板的磁弹性振动控制方程,给出电磁力和气动载荷的表达式。根据边界条件设定行波特性振型函数,应用伽辽金积分推得行波动力学特征方程。通过算例,得到磁场中旋转运动圆环板在不同空气动力载荷作用下的前、后行波振动频率变化曲线和不同阶模态下的临界转速值,分析了气磁弹性条件对不同阶模态振动频率和阻尼的影响,分别讨论了基于振动频率和阻尼的临界转速变化规律及动力失稳特性。结果表明,磁场、空气动力载荷、转速等参数对旋转圆板的行波振动有显著影响。     

电机定子硅钢片磁致伸缩效应引起的振动

为了研究磁致伸缩效应对电机定子硅钢片的影响,建立磁-机械耦合数值模型,研究了在磁致伸缩作用下电机定子的振动情况,得到电机定子硅钢片的振动主要为供电频率的一倍频与二倍频。设计了一种仿真实验模型,模拟电机中的磁场走向,线圈与无取向硅钢片不接触,这样无取向硅钢片上只存在由变化磁场导致的磁致伸缩力;通过改变硅钢片的位置,分析磁场不同走向下磁致伸缩效应对无取向硅钢片应力特性的影响,得到无取向硅钢片主要振动频率为供电频率的一倍频和二倍频,且硅钢片处于不同位置时影响其振动的主要频率不同;在磁路发生偏转时造成无取向硅钢片在供电频率一倍频处振动明显。同时设计了实验,测量变化磁场下无取向硅钢片上的振动信号,对仿真结果进行验证,与仿真结果相符合。     

单相异步电动机旋转振动频谱特征分析

对单相异步电动机额定状态下的旋转振动进行了实际测试, 发现电机运行时存在明显的旋转振动,且振动频率是基波频率的两倍。对旋转振动产生的机理进行了剖析,发现椭圆旋转磁场的幅值和转速变化是产生旋转振动的主要原因,并对椭圆磁场的幅值和转速情况进行了仿真。对单相异步电动机在调压调速工况下的旋转振动进行了实际测试,对实验结果进行了频谱特征分析,找出了旋转振动主要分量的幅值与通电电压之间的关系,最后对实验结果产生的原因进行了剖析。     

磁流变弹性体隔振器的磁路结构有限元分析

磁流变弹性体是一种新兴磁流变材料,目前在结构振动控制、冲击隔离等方面显示出广阔的应用前景。基于磁流变弹性体的优良特性,设计一种剪切挤压式磁流变弹性体隔振器。根据磁流变弹性体工作区域磁场强度的要求,进行磁流变弹性体隔振器的磁路设计。利用ANSOFT电磁场分析软件,对磁流变弹性体隔振器进行磁路有限元分析,验证设计结果的正确性。     

气隙偏心对汽轮发电机定转子振动特性的影响

分析了气隙偏心故障时汽轮发电机定转子径向振动特征。首先通过分析发电机气隙偏心时气隙磁场变化,计算得到气隙磁导和气隙磁密表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。对于转子,静偏心将激发转子2倍机械转频的振动;动偏心将激发转子与转子机械转频同频的振动。对于定子,静偏心将激发定子2倍机械转频的振动;动偏心或动静复合偏心将激发定子1倍、2倍、3倍、4倍机械转频的振动。并实测了SDF-9型故障模拟发电机静偏心时振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

Magnetic Torque Compensating Methods for Cam Indexing Devices

In automatic production processes, cam indexing devices are frequently utilized to transport workpieces intermittently to the appointed manufacturing positions. However, because of alternating working forces and rotational inertia, indexing devices tend to generate vibration during each positioning process, which retards working speed and degrades positioning accuracy. To minimize positioning vibration, we developed a magnetic compensation concept and diverse devices based on the concept. A magnetic torque compensator basically consists of a magnetic loop with field generator and soft-magnetic elements. The soft-magnetic elements are designed to generate relative motion to each other to realize variable distribution of magnetic field and induce a compensation torque to suppress the positioning vibration. In addition to our experimental research, we investigated analytically the influential parameters of the compensating torque and their relationships by using the equivalent magnetic circuit method and the finite-element method. We found that modifications of magnetic arrangement or geometric parameters of functional elements lead to different characteristics of the magnetic torque curve. On the basis of the verified function and parameters of the magnetic torque compensator, we built some configurations to synthesize the compensating torque needed for countering vibration