风载作用下JQ900A型架桥机结构动态响应特性研究

鉴于架桥机发生前倾或侧翻事故较多,对其在风载作用下的结构动态响应进行了研究.首先构建了具有指数风廓线和Kaimal脉动风功率谱特性的风场模型,并采用FFT技术得到自然风风载时程曲线;其次,针对风载情况下JQ900A型架桥机架桥的4种危险工况,建立了架桥机的有限元模型,通过静力学分析进一步确定危险工况下整机的危险部位;最...     

基于模拟脉动风场的铁路接触网风振响应分析

研究了铁路接触网系统在风载下的动态响应特性.首先,采用ANSYS软件建立了腕臂结构的有限元模型,根据找形理论确定了悬挂系统初始形态.其次,采用谐波合成法模拟了运行现场的脉动风场,并对系统在风载荷作用下的动态响应进行了分析.通过与现场实测数据的对比,分析了接触网系统的风致振动响应特点.     

横向风载作用下跨座式单轨车辆动力响应研究

横向风载是跨座式单轨车辆系统主要外部激扰源之一。基于多体动力学理论,考虑了轮胎的力学非线性特性,建立了具有38个自由度的跨座式单轨车辆系统动力学模型。以横向脉动风载及美国六级谱轨道不平顺作为系统外部激励输入,开展了在不同风速工况下跨座式单轨车辆运行安全性、平稳性研究。结果表明:车辆动态响应结果随速度的增加而不断增强。当风速达到20m/s时,车辆轮重减载率较高,建议车辆降速或暂停运营。在风速小于15m/s时,跨座式单轨车辆可正常安全运行。横向脉动风载作用下的车辆动态响应的最大值,相对于稳定风载大约会增加(5～12)%。     

基于数值风洞的天线动态风载特性分析

基于Reynolds时均N-S方程,采用雷诺应力(reynolds stress equation model,RSM)湍流模型,对位于大气边界层中的平板天线表面风压进行了数值分析,分析了天线工作面风压的分布特性。系统研究了方位角、仰角变化对天线风载特性的影响规律,并与工业风洞试验结果进行比较。计算结果表明:大气边界层中天线动态风载特性的变化规律与工业风洞试验结果一致,但风剖面的不同使得两种方法得到的风力值并不相同;进一步研究了仰角变化对大气边界层中天线风载特性的影响规律。通过对天线风压和风载的数值计算,得到了转动过程中天线风载的变化规律。     

风对大型港口机械的脉动效应研究

大型港口机械工作于码头前沿或近岸海域,风的影响不容忽视.传统港口机械的设计过程中风载按静载处理,忽略了风的脉动效应.因此在有限元建模的基础上,结合根据Shinozuka方法模拟的脉动风载荷,预测大型港口机械在工作状态和非工作状态的动态响应,并与传统将风载处理成静载的方法进行对比.研究结果表明:工作状态下,风的脉动效应对结构最大应力的幅值影响不大,其主要影响体现在最大应力点的空间分布,对最大应力数值影响不大,对支座反力的影响亦不明显;非工作状态下,风的脉动效应将引起支反力的大幅波动,此时平均值已不能充分衡量结构的安全性,必须同时关注其标准差与时间历程.     

基于ESLM的机械系统动态响应优化算法研究综述

相比于静态优化技术的成熟研究与应用,由于动态约束一般很难处理,动态响应优化一直是系统优化设计领域的热点和难点。基于系统响应场等效思想将结构动态响应优化问题转化为静态优化问题的等效静态载荷算法(ESLM),为机械系统动态优化设计提供了新的途径,基于ESLM的系统动态响应优化理论在不同机械系统设计领域展露出巨大的市场应用前景。文中总结分析了目前结构动态特性优化算法与结构动态响应优化算法的研究及应用现状,重点针对近十年来基于ESLM的结构动态响应优化算法的研究进展进行综述,探讨了基于ESLM的动态响应优化技术的研究趋势,力求为机械系统优化技术研究提供新的研究思路,为其应用于重大科学工程奠定基础。     

布料机在动风载作用下的动力学分析与疲劳寿命分析

建立伸缩布料机结构在堵料状态下的有限元模型,通过模拟出脉动风载荷时程图,对布料机进行瞬态动力学分析;通过雨流计数法,求出结构在动风载作用时间内的循环次数,根据Miner线性损伤理论,计算出结构的累积疲劳损伤,并估算出疲劳寿命。研究表明:伸缩布料机为低频振动结构,在动风载作用下,其位移响应的均值随立柱高度增加而增大,其疲劳寿命为32.8年。该研究为伸缩布料机结构的使用寿命与维修提供了依据。     

大型石油储罐的风载荷响应分析

主要研究了大型石油储罐在风载荷作用下的响应。首先,介绍了风载荷分析时用到的风压模型,并建立了储罐的有限元模型;然后,对储罐进行了模态分析;最后,分别计算了储罐在静态风压和动态风压模型下的响应。结果表明:储罐的模态呈多波分布,该振动为储罐周向振动和竖向振动的叠加。在静态风压模型下,储罐的最大位移发生在靠近储罐罐顶的罐壁某处;最大应力发生在罐壁与地板的连接处。在动态风压模型下,动态响应的峰值(如位移和应力峰值)延迟于风载荷峰值的出现。     

某雷达风载下抗倾覆疲劳研究

风载荷是车载微波情报雷达承受的主要载荷,在雷达系统设计时必须考虑风载的影响。雷达工作时会不停地转动,同时承受着随时间变化的动态风载荷,内部会产生动应力,引起疲劳损伤。抗倾覆腿作为主要承力部件,是雷达高应力区域,设计时需考虑抗倾覆腿在风载作用下的疲劳强度。文中通过有限元仿真确定了抗倾覆腿在风载作用下的应力响应,按等比例设计加工了抗倾覆腿试验模型,通过疲劳试验确定了抗倾覆腿的疲劳寿命,为雷达系统设计提供了依据。     

变风载下2.5MW风力发电机行星齿轮传动系统动力学特性分析

根据2.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,利用双参数威布尔分布模型描述随机风速的分布,获得由随机风速引起的时变风载。采用集中参数法建立风力发电机行星齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型。综合考虑风力发电机行星齿轮传动系统的轴承支撑刚度、齿轮副时变啮合刚度等内部激励对传系统的影响,对变风载下2.5 MW行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,求得在外部风载作用下各构件的位移响应与速度响应,为风力发电机行星齿轮传动系统的故障诊断和优化设计奠定了良好的理论基础。     

大型风力机塔架的静动态分析

基于有限元理论进行了600 kW风力机塔架的静动态分析。根据塔架的力学特性,首先讨论了模型的简化、载荷的计算和边界条件等问题。在静态分析中主要讨论了塔架在有无门洞时各种工况下的承载能力。在动态分析中,为了研究地基对结构的影响,假定在硬地基和弹性地基情况下,研究了塔架的前六阶频率和模态以及机舱和叶轮对塔架频率的影响。并对以上结果进行了对比,得出各种模型对分析结果的影响,为进一步研究奠定了基础。     

钻石背弹翼抗风动力可靠性及其灵敏度分析

基于首次超越破坏准则,建立了钻石背弹翼在随机风载荷下的动力可靠性模型,并对其动力可靠性的参数灵敏度进行了研究。通过对结构在随机振动载荷下动力响应超越安全界限次数的研究,得到了钻石背弹翼的动力可靠性模型,并利用综合分析技术分析了输入参数对钻石背弹翼抗风动力可靠性的灵敏度。研究结果表明:在只考虑随机风载荷的情况下,增大翼厚或后翼条弦长、减少前翼条弦长或前缘后掠角有助于提高钻石背弹翼的抗风动力可靠性,但在设计中需要综合考虑弹翼的气动外形及其载荷。     

潜艇长圆型舱门密封间隙研究

对潜艇内部平面耐压舱壁上的长圆门在一舱进水条件下的密封间隙进行研究,使用弹簧元模拟卡箍的力学行为,采用有限元方法考察设计状态下,门盖与围栏之间的间隙分布,并分析门盖板厚度以及结构形式对密封间隙的影响规律。研究表明:在计算工况下,卡箍处因总力平衡需要产生基础间隙,该间隙主要受载荷大小和卡箍弹簧刚度的影响;门盖在静水压力载荷作用下因自身变形产生了间隙的另一部分,该部分间隙的分布主要受门盖厚度和结构形式的影响。门盖板的厚度和结构形式影响门盖应力分布和间隙分布,厚度越大,周向边缘壳板的应力水平越小,间隙的最大值也越小。     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

用于内圆磨的电镀CBN砂轮结构设计与分析

针对长径比大于6和直径约为Φ7mm的小直径深孔磨削加工,将内圆磨接杆和电镀CBN砂轮设计为整体式结构,利用ANSYS软件对此结构进行了静力学、模态和谐响应分析,得到了弯曲变形的位移值、固有频率及振型以及谐响应载荷下的动态响应特性。结果表明：此内圆磨具的结构设计满足静刚度和动刚度的要求,能够保证零件的加工精度和表面质量。     

大型回转窑支承滚圈的有限元动力特性分析

滚圈是回转窑最重要的支承部件,运转中弯曲应力造成的疲劳开裂是其主要失效形式。回转窑运行中由于自身因素及外界的冲击突变载荷导致运行轴线动态变化而给滚圈带来动应力,从而加速其疲劳破坏。文章分析了滚圈动载荷分布情况,采用有限元法对支承滚圈进行模态分析,得到支承滚圈的模态特性及其动态危险部位;进行突变阶跃载荷下的瞬态动力响应分析,得到位移应力响应规律,并分析动应力对部件疲劳强度的影响。所做结论是回转窑结构静力分析的补充和发展,为设备的动态健康维护和结构强度分析奠定了基础。     

风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性

针对风电行星齿轮系统变载变速的运行特点,通过分析系统构件为刚体和弹性体时的受力情况,应用运动合成原理,提出了变载荷激励下行星齿轮系统动力学模型的建立方法,并推导出系统的运动微分方程。在此基础上,分析了行星齿轮系统的内外部激励因素及其对系统动载荷和动载系数的影响机理。计算并分析了某MW级风电行星齿轮系统的动态响应,结果表明：系统的时变啮合刚度和时变轴承刚度主要影响响应频率的数值大小和系统的振动能量;外部变载荷使响应频率中存在明显的低频成分,并影响各阶振动间的能量分配;齿轮啮合力的动载系数主要受到外部变载荷的影响,而轴承力的动载系数同时受到系统内部激励和外部激励的影响。研究结果为风电齿轮箱的疲劳寿命分析和动态优化设计奠定了基础。     

离岸风机导管架式基座的动态响应研究

为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪栽荷模型,并通过耿贝尔(Gumbel)概率分布来预测极值波浪载荷的波高。以5 MW离岸风力发电机基座为算例,建立了完好的和损伤的离岸风力发电机基座的有限元模型,计算了离岸风机基座在极值随机波浪载荷作用下的动态响应。通过对动态响应信号的频域分析,获得了风机基座前3阶的固有频率,对完好和损伤两种状态下的离岸风机基座的动态响应的频率变化作了对比分析,得出了损伤对动态响应的影响规律。研究结果表明,通过该方法可以对基座健康状况进行分析,为离岸风机基座健康监测提供了一种可行的参考方案。     

风轮固有振动频率随工况变化的响应特性

为了获得风轮1,2阶振动频率随工况变化的敏感性,寻找风力机避振设计的主要途径及准确判别风力机发生疲劳损伤或断裂事故的主要诱因,利用流固耦合分析方法,针对某小型水平轴风力机风轮进行数值模态分析,分别获得了风轮1,2阶振动频率随来流风速和离心力变化的响应曲线,并用试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明:离心力对风轮动态振动频率的影响较气动载荷显著;风轮1阶对称振动频率随工况变化最为敏感,其触发的振动应力大于风轮其他1,2阶振动应力,是风轮结构动力学特性设计中最值得关注的参数;风轮1阶动频随气动载荷变化的生长规律呈二次方曲线形式,2阶动频随气动载荷变化的生长规律呈线性。