能量有限元法在船舶结构中的应用

为了解决舰船结构的振动噪声预报及其控制问题,以能量密度为变量,获得了薄板结构受激励产生弯曲振动时的能量密度控制方程,并得到了控制方程的有限元解.用该方法对简单的薄板结构进行了验证计算,并对一舰船的基座结构进行了计算分析.由基座结构的能量密度随频率的变化规律得知,在高频范围内,能量比值随频率增加而缓慢减小.改变基座结构的板厚及阻尼系数值,可以使结构的能量密度值明显降低.计算结果表明,由能量有限元法得到的结构中能量密度的比值与实验结果吻合较好,从而验证了本文所用的能量有限元法是一种有效可靠的分析高频振动噪声问题的方法.     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件,利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型,包括端部散热和绝热两种情况.比较解析解的两种不同的表达式,发现它们基本上是等价的.研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流,将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较,分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响.在此基础之上,明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数--H/δ,Bi的具体取值范围.     

齿轮箱类结构振动功率流分析

齿轮箱作为机械设备中常见的振动噪声源 ,其振动和噪声问题已日益成为重要的研究课题 .以功率流作为评价手段 ,运用子结构导纳法研究了齿轮箱类结构振动能量的传递特性 ,并以常见的单级齿轮传动齿轮箱为模型进行了计算 .研究结果表明 :由齿轮啮合产生的振动能量几乎全部传递给了齿轮箱     

平面框架结构的随机地震反应和抗震可靠度分析

地震地面加速度被模拟为均值为零的两次过滤高斯白噪声平稳过程,利用静力凝聚技术把结构简化为一维链状模型,在时域内推导出凝聚后的结构的协方差反应矩阵方程,采用一种简化的极限分析方法,通过纽马克能量等效准则把结构的非线性抗力值等效为线性抗力,给出结构极限状态概率的计算公式。     

小波包消噪提高小波网络故障识别性能

针对强噪声背景的高频振动信号,给出一种利用小波包消噪和频带分割技术,根据信号能量在小波包空间的分布特性,提取故障信号特征信息的方法．在小波包空间自适应软阈值去噪,消除白噪声;运用频带分割消除有色噪声,计算各子空间的能量,抽取低维特征矢量,作为小波网络的输入．该方法既提高了小波包神经网络的故障识别性能,又简化了决策网络结构,提高了收敛速度．     

梁-板连接结构耦合损耗因子的新解法

对垂直固支的梁板耦合结构的振动能量传输进行理论分析研究 ,推导出耦合损耗因子的解析解 .利用模态法对两子系统的振动能量和功率流进行分析 ,最终得出统计能量分析方法中非常重要的耦合损耗因子的解法 ,并与实验结果以及传统计算结果进行比较 .利用本方法计算的结果与实验结果十分接近 ,说明它在统计能量分析的应用领域有着重要的实用价值     

刚体-附件耦合系统热-动力学稳定性分析

根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响：附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具有高度非线性.针对该耦合系统,以有限元法为研究手段,分析了系统的热诱发振动响应和运动稳定性问题,发展了一套高效、可靠和实用的分析方法.所提出方法的可靠性得到了简单系统理论解的验证,可为卫星系统的设计提供有益的参考.     

车内噪声统计能量分析预测与试验

阐述了统计能量分析方法的基本原理,利用统计能量分析(SEA)方法将某国产轿车划分为41个子系统,建立了国产某轿车三维实体模型。用解析方法计算了各形状规则子系统的输入参数,采用导纳法对复杂结构子系统的模态密度进行测试,利用稳态能量流方法测量了复杂结构的内损耗因子。计算了结构-结构、结构-声腔以及声腔-声腔间的耦合损耗因子。通过试验测量了动力总成振动和路面随机输入对车身的激励,并在消声室内对发动机舱声激励进行了测试,建立了被试轿车的CFD模型,对车外风激励进行了仿真计算。在上述研究工作的基础上,建立了该轿车的SEA模型,分析预测了车内噪声的1/3倍频程频谱,并与试验结果进行了比较,证实了本文所建统计能量分析模型的可信性。结果表明,所建立的SEA模型能够满足工程上在汽车产品开发设计阶段对车内中高频噪声分析预测要求。     

轿车驾驶舱噪声的测试与分析

为研究某大众汽车内部中高频噪声,通过对汽车行驶时车身振动加速度的测试,选取具有代表性的车身部件建立了整车SEA模型,计算了模型的基本参数和激励输入。对统计能量分析法得出的数值仿真与试验结果转换成系统相关响应,对得到的相同物理量进行对比,验证了SEA模型的准确性;获取声腔噪声仿真数据,观察噪声在各频段内的变化,并对驾驶座声腔的功率流分析,得到了对车内噪声贡献较大的子系统,进一步分析找到汽车室内隔声作用较弱部位,可为设计低噪汽车提供有效依据。     

齿轮箱类结构振动功率流分析

齿轮箱作为机械设备中常见的振动噪声源，其振动和噪声问题已日益成为重要的研究课题。以功率流作为评价手段，运用子结构导纳法研究了齿轮箱类结构振动能量的传递特性，并以常见的单级齿转轮传动齿轮箱为模型进行了计算。研究结果表明：由齿轮啮合产生的振动能量几乎全部传递给了齿轮箱。     

计及横向耦合的细杆纵振动固有频率计算

对传振杆的固有频率进行修正,是提高振动系统工作效率的重要手段。采用能量法,通过分析横向耦合对振动系统动能的影响,推出了变截细面杆纵振动固有频率的修正公式。给出了两种常用传振杆纵振动固有频率的表达式,并进行了具体的计算和比较。     

用直接法求简支输送管道的极限流速

根据变分原理导出了输送管道自由振动的积分-变分方程,这是一个流-固耦合问题,不可能得到它的解析解,只能求近似解或数值解.目前广泛应用的数值算法是有限元法、传递矩阵法、摄动法.本文采用Galerkin直接解法,首先选取满足自然边界条件的试函数,而后求出了系统固有频率的近似解析公式,同时也得到了极限流速的近似解析公式.算例结果表明,采用该方法不仅得到了问题的近似解析解,而且具有相当高的精度,这是其它数值算法难以做到的.因此可以说,Galerkin直接法为解决这类流-固耦合复杂问题提供了一种强有力的分析手段.     

基于能量法的单层固支碳纳米管频率预测

以非局部弹性理论为基础,同时考虑碳纳米管小尺度效应,采用欧拉-伯努利梁模型建立有外加预应力情况下单层碳纳米管的动力学控制方程,并给出其振动频率精确解,进而基于能量法给出单层碳纳米管振动频率近似解,最后通过具体算例将其精确解与近似解进行比较。结果表明,外加预应力的大小、碳纳米管模态数以及小尺度参数均影响单层碳纳米管振动频率预测值的准确性。     

非线性动力吸振器的基本理论

本文从带有杜芬渐硬弹簧的非线性动力吸振器的运动微分方程式出发,求其近似解.并用所编程序在计算机上求得不同频率时的主系统振幅,并绘制了幅频响应曲线.幅频响应曲线全面地揭示了此类非线性动力吸振器的力学性能.固定系统的某些参数的数值而逐步变动其余参数的数值,这样所得的幅频响应曲线将揭示出该参数的变化影响幅频响应的规律.文中论证了反共振点的存在和唯一存在性.     

基于Zig-zag理论的波形钢腹板梁自由振动分析

根据波形钢腹板梁的特点,将波形钢腹板梁模拟为具有正交各向异性层的夹芯梁,并引入层间连续的Zig-zag位移假设和分层抛物线分布的横向切应力假设,基于混合能变分原理,建立波形钢腹板梁自由振动的Zig-zag理论. 该理论的横向切应力满足上、下表面为0以及层间连续条件,因此无需引入剪切修正系数. 导出波形钢腹板梁的频率方程,得到不同边界条件下的频率和振型. 与其他方法的对比表明该理论能够精确地预测波形钢腹板梁的动力学特性.     

任意厚度梁的动力与稳定解析解

通常对于静力、动力与稳定问题的叠层梁仅能得到近似解.本文基于弹性力学的基本方程和状态空间理论,抛弃任何有关应力和位移模式的假定,导出梁的状态方程,得出状态方程变量级数表达式.采用Cayley— Hamilton定理,有效处理静力、动力和稳定问题,得出在任意荷载作用下任意高度叠层梁的封闭解析解.算例结果与有限元解对比,计算高效精确.     

管道系统动力特性的近似计算

运用能量法的原理,提出了近似计算连续梁基本频率和三维任意走向复杂管道系统３个低阶重要振型及频率的方法,并用算例比较了本文方法与精确方法的计算结果．     

电厂汽轮机高中压转子振动突变故障识别研究

为了保证电厂汽轮机能够在高温、高转速环境中安全稳定运行,提出电厂汽轮机高中压转子振动突变故障识别方法．根据电厂汽轮机高中压转子振动突变故障时的轴系振动特点,利用一体化电涡流位移传感器采集相应的故障信号,利用小波包分析提取高中压转子振动突变故障特征,将提取到的故障特征作为输入量,输入采用人工鱼群算法优化的RBF神经网络中,输出电厂汽轮机高中压转子振动突变故障类型识别结果．在实验过程中对质量不平衡、转子热弯曲、转轴不对中、转动部件飞脱、动静碰磨、汽流激振、结构共振、结构刚度不足、转子裂纹等9种常见故障进行识别．实验结果表明,该方法分解并重构的电厂汽轮机高中压转子振动突变故障信号质量较高,获得故障识别结果与实际故障相同,识别精度高,结果具备可靠性．     

Investigations of high-frequency induction hardening process for piston rod of shock absorber

The microhardness of piston rods treated with different induction hardening processes was tested. The experimental results reveal that the depth of the hardened zone is proportional to the ratio of the moving speed of the piston rod to the output power of the induction generator. This result is proved correct through the Finite Element Method (FEM) simulation of the thermal field of induction heating. From tensile and impact tests, an optimized high frequency induction hardening process for piston rods has been obtained, where the output power was 82%x80 kW and the moving speed of workpiece was 5364 mm/min. The piston rods, treated by the opfirniTed high frequency induction hardening process, show the best comprehensive mechanical performance.