浸没式参数激励摆波能转换装置能量俘获特性研究

引入参数激励摆的非线性机制,应用于波浪能发电装置,并根据实际波浪低频、低幅值激励特性,提出浸没式单摆波能转换装置,研究其在规则波中的能量俘获情况。基于势流理论,针对垂荡运动,建立非线性运动方程,进行数值求解,分析摆球质量比、激励频率、幅值和系统阻尼对能量俘获效率的影响,并与空气中单摆的能量俘获效率进行对比。结果表明:合理选取质量比,可降低浸没式参数激励摆固有频率;与空气中单摆相比,浸没式参数激励摆在低频、小振幅的波浪激励环境下,俘获能量频谱带宽更宽,发电功率更高。     

基于异类信息融合的齿轮健康评估方法

针对齿轮传统健康评估方法中特征描述单一,齿轮箱中多种参数信息未能有效利用的问题,为更准确地监测齿轮运行的健康状况,提出一种基于异类特征信息融合的齿轮健康评估方法。对前期正常状态运行的齿轮采集振动、油液、铁谱等多种信号并提取特征指标,建立各类特征的模糊C均值聚类中心;利用模糊理论输出待测信号对于正常状态信号的隶属度作为各类特征的健康评估指标;以隶属度构造基本概率赋值函数,应用D-S证据理论组合规则,在决策层进行异类信息融合,从而完成齿轮的健康评估。通过对齿轮全寿命试验的数据处理与对比分析,证明该方法能够有效地评估齿轮健康状况。     

低脉动椭圆齿轮泵的多参变扭振模型及动态特性

新型椭圆齿轮泵具有低脉动、大排量的性能优势,在流体输送领域具有广阔的应用前景,针对泵的两级非圆齿轮传动机构,研究多参变激励下泵的动态特性。分析了椭圆齿轮泵的流量脉动组成,针对由非圆形转子引起的主脉动,提出了基于非圆齿轮变速驱动的平抑方法;讨论了非圆齿轮时变瞬心激励机理,建立了两级非圆齿轮传动机构的动力学模型;通过龙格-库塔法,定量地研究了在时变瞬心和刚度复合激励下泵传动机构的扭振特性,结果表明:椭圆齿轮泵传动机构产生复杂的多频响应,随偏心率,转速和泵出口压力的增加,转子上瞬心和刚度引起的振动发生不同的变化,最终导致两转子的振动加剧。     

可调永磁双稳态非线性能量阱及应用研究

为了实现对主系统的宽频振动抑制,研发了一种可调的双稳态非线性能量阱(BNES)。介绍了BNES的结构和工作原理;其次分析了BNES的刚度构成以及其非线性动力学特性,并建立了悬臂梁-BNES系统动力学微分方程;采用数值方法探究了不同磁铁间距时的BNES对悬臂梁瞬态时域振动抑制效果和稳态频域的宽频抑振能力;对两组不同的悬臂梁系统进行了实验,验证了不同磁铁间距时的双稳态非线性能量阱的宽频振动抑制能力。研究结果表明,该BNES对悬臂梁的瞬态时域响应和稳态频域响应都有很好的振动抑制能力。     

基于精细传递矩阵法的变厚度圆柱壳自由振动分析

结合精细积分和传递矩阵方法,对变厚度圆柱壳的自由振动进行计算分析。该方法基于圆柱壳的基本微分方程,推导得到关于位移内力向量的一阶齐次偏微分方程,采用精细积分求得场传递矩阵,将其进行组装得到总传递方程,根据边界条件求解总传递方程中系数矩阵的行列式,计算得到变厚度圆柱壳的固有频率。将计算结果与有限元结果进行对比,验证方法的准确性及有效性。同时探究了边界条件、厚度变化形式、厚度变化系数及长径比对自由振动的影响规律。     

风雨激振时水线与拉索双向耦合的三维数值模拟

基于滑移理论推导出三维节段斜拉索气动升力的计算公式;考虑水线运动、气流变化和拉索振动之间的相互影响,将三维水膜运动方程与单自由度振动理论相结合建立双向耦合的三维风雨激振数学模型,研究三维刚性节段斜拉索表面水膜形态变化规律、拉索升力及其振动规律。结果表明:应用三维滑移理论模型数值模拟得到的拉索表面上下水线的位置、形态、厚度及环向振荡范围均与实验结果相近;上水线的环向周期性运动导致拉索升力周期性变化,二者步调一致且频率相同,均接近拉索自振频率,引发拉索大幅度自激振动。     

基于变分模式分解的行星齿轮箱齿轮组合故障频率解调分析

行星齿轮箱组合故障振动信号具有多源调制特点,在频域内边带结构复杂,通过常规Fourier频谱分析难以有效提取故障特征;组合故障振动信号的调频部分包含故障信息,且不受传递路径影响。为了准确提取行星齿轮箱组合故障特征,提出基于变分模式分解的频率解调分析方法。根据采样频率和载波频率确定单分量个数,通过变分模式分解将多分量信号自适应地分解为一系列本质模式函数;计算本质模式函数的瞬时频率,根据中心频率和啮合频率的匹配关系选取敏感单分量;通过分析敏感单分量瞬时频率频谱诊断组合故障。通过仿真信号和实验信号分析验证了方法的有效性,诊断了太阳轮与行星轮、太阳轮与齿圈、行星轮与齿圈的组合故障。     

滚动轴承故障诊断的多重超阶分析方法

多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)可以获得能够表征信号内在动力学机制的多重分形谱,但是在提取滚动轴承振动信号故障特征时存在参数接近、状态混叠等问题,导致分析结果易受信号噪声等因素干扰,影响分类精度。为解决此问题,提出了多重超阶分析(MF-SOA)的方法。该方法将极值增量方法引入了多重去趋势波动分析中,对时间序列进行取极值操作;然后计算并分析获得的极值增量序列的重分形特征,通过MF-SOA方法获得的特征可以更清晰地表现出序列的内部动力学机制。最后将所提出的方法应用于滚动轴承的故障诊断中。试验数据分析结果表明,该方法对于信号的不规则程度十分敏感,并且有效改善了MF-DFA方法的缺陷,对于模式相近的故障类型有更优的区分度,提高了滚动轴承故障诊断的精度。     

可调湿发泡缓冲包装材料的制备及性能研究

利用微波发泡法制备一种新型的功能性发泡缓冲包装材料,采用热场发射扫描电子显微镜及微机控制电子万能试验机对发泡淀粉基调湿材料的表观形貌及力学性能进行测试,探讨了淀粉含量、丙烯酸-丙烯酸钠混合溶液与丙烯酰胺质量比、丙烯酸中和度及初始水含量对发泡淀粉基调湿材料性能的影响。结果表明:当淀粉含量为10.5%wt、丙烯酸-丙烯酸钠混合溶液与丙烯酰胺质量比为4.5∶1、丙烯酸中和度为80%、初始水含量为10 g时,发泡淀粉基调湿材料的平台应力和缓冲系数分别达到0.363 MPa和3.618,单位体积吸收的能量为0.326 J/cm;发泡淀粉基调湿材料的吸/放湿率随淀粉含量的增加而降低,随丙烯酸-丙烯酸钠混合溶液与丙烯酰胺质量比、丙烯酸中和度及初始水含量的增加而增加。     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。