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2013年 32卷 12期
刊出日期:2013-06-25
论文
 
       论文
1 现代民用飞机气动弹性模型低速风洞试验适航符合性验证技术研究
>梁技;杨飞;杨智春
DOI:

现代民用飞机须严格按照适航规章要求进行设计,国内现代民用飞机的气动弹性设计参照的适航条款主要为CCAR25.629条款“气动弹性稳定性要求”和咨询通报AC25.629-1A“Aeroelastic Stability Substantiation of Transport Category Airplane”。低速颤振模型风洞试验是飞机气动弹性设计中的一种有效技术手段,用以摸清飞机的亚音速颤振特性、影响颤振特性的敏感参数及其影响规律,并验证理论分析结果;低速颤振模型风洞试验同时也是民用飞机适航符合性的一种验证方法,用以表明飞机气动弹性设计的适航符合性。本文结合某型号飞机研制经验对民用飞机低速颤振模型风洞试验的适航符合性验证技术进行探讨研究,提出了切实可行的民用飞机低速颤振模型风洞试验适航符合性设计和验证方案。

2013 Vol. 32 (12): 1-5 [摘要] ( 687 ) HTML (0 KB)  PDF (2766 KB)  ( 314 )
6 基于整体可靠度的隔震结构参数优化分析
>孙 臻;刘伟庆;王曙光;杜东升
DOI:
为了研究隔震结构关键设计参数对其在地震作用下整体可靠度的影响,将隔震结构简化的两质点计算模型,隔震层采用Bouc-Wen模型来模拟,上部结构采用刚度退化的Bouc-Wen模型来模拟,建立了隔震结构的运动方程,结合虚拟激励法与可靠度理论,分析了隔震结构在不同周期比、屈重比与阻尼比下的平稳随机地震响应与动力可靠度。并以整体可靠度为目标,对隔震结构的设计参数进行优化选取。将上述理论运用于设防烈度为8度的某隔震结构,分析了隔震层与上部结构的层间位移峰值的随机地震响应,并计算了隔震结构的整体可靠度。研究结果表明,隔震结构的周期比、屈重比及阻尼比的适当选取,能使隔震结构的隔震层与上部结构位移响应均较小,从而使隔震结构整体可靠度较高。从整体可靠度的角度对隔震结构的安全性进行评估,对隔震结构的合理设计及性态控制有指导意义。
2013 Vol. 32 (12): 6-10 [摘要] ( 522 ) HTML (0 KB)  PDF (1779 KB)  ( 378 )
11 地铁振动对既有砌体结构影响的试验研究
>夏倩 屈文俊 商晓东
DOI:
以某两栋砌体结构为工程实例,对上海某线地铁振动进行了现场实测,分别从振级和1/3倍频程振动加速度级两方面研究了地铁对建筑物振动的影响规律。测试结果表明:对两栋5层砌体结构,楼板振动沿层高呈增大趋势,顶层的竖向振级比底层大2~4dB,水平向振级比底层大6~7 dB,昼间时段中高峰期的三向振级均大于非高峰期的振级,同时昼间时段振级均大于夜间时段振级;房间中央的楼板振动大于墙边和楼梯楼面的振动;地铁对建筑物的振动主要为10~25Hz低频振动。
2013 Vol. 32 (12): 11-16 [摘要] ( 577 ) HTML (0 KB)  PDF (2256 KB)  ( 336 )
17 基于硅油减振器的螺纹旋风铣削刀盘系统抑振研究
>王禹林 张春建 李隆 冯虎田
DOI:
螺纹旋风铣削的多刀具断续切削方式将加剧刀盘与工件间的交互冲击,引起刀盘系统的扭振,影响加工质量。以旋风铣削刀盘系统为研究对象,针对其在周期性切削力矩下发生扭振的特点,提出在铣削刀盘上安装硅油式减振器的抑振方案,进而建立基于硅油式减振器的旋风铣削刀盘系统动力学模型,对模型进行幅频特性分析,并对有无减振器两种方案下旋风铣削刀盘系统的动力学响应特性进行分析,以研究硅油式减振器对旋风铣削刀盘系统的减振效果。结果表明:硅油式减振器可有效地减小旋铣刀盘系统在不同切削频率下的振幅。当系统发生共振时,基于硅油式减振器的旋铣刀盘系统的响应幅值可降至7.10×10-4rad,降低了刀盘系统的扭振对螺纹工件加工质量和刀具寿命等的影响。
2013 Vol. 32 (12): 17-21 [摘要] ( 479 ) HTML (0 KB)  PDF (1758 KB)  ( 374 )
22 基于褶积积分的气囊支撑船体结构振动响应研究
>刘宏亮;夏利娟;余龙
DOI:
根据船舶气囊下水岸滑过程中船体与气囊之间的相互作用,在气囊受力分析的基础上推导出气囊等效弹性系数K;将船体和气囊等效为MKC振动系统,建立船体动力响应的计算模型。本文针对气囊下水过程中船体结构的振动响应研究提出一种求解思路,即不同于常用的傅立叶展开求解,将褶积积分运用到有阻尼受周期激励作用的振动响应求解中,推导出响应极值的求解表达式。根据某散货船的实际下水数据进行数值模拟计算,并与理论分析结果进行比较分析。另外,从下水速度、气囊工作高度等几个方面分析响应的变化规律,对气囊下水方案参数的确定具有实用价值。
2013 Vol. 32 (12): 22-26 [摘要] ( 494 ) HTML (0 KB)  PDF (1192 KB)  ( 191 )
27 基于流固耦合的导叶式离心泵强度分析
>刘厚林 徐欢 吴贤芳 王凯 谈明高
DOI:
运用顺序耦合和双向流固耦合方法对导叶式离心泵进行了强度分析。通过顺序流固耦合方法,对叶轮进行了静应力强度分析,并与双向流固耦合方法得到的结果进行了比较。同时,对双向流固耦合结果中最大等效应力节点A和最大变形区域的节点B在叶轮旋转一周过程中的等效应力变化的时域图以及频域图进行了分析。结果表明,最大等效应力出现在叶轮前盖板、叶片背面和叶轮出口边的交界处(节点A);叶片进口边中部以及与前后盖板的交界处和叶片出口与后盖板的交界处这些地方有应力集中,可能发生强度破坏。后盖板出口处且正好在流道中部位置变形最大(节点B),可能发生刚度破坏。对于静力学分析,顺序耦合与双向耦合的结果基本一致。节点A的变形量小于节点B,但交变应力的幅值却远大于节点B。疲劳裂纹的扩展速度主要取决于交变应力幅值的大小,因此,在节点A处更易发生疲劳破坏。计算结果对导叶式离心泵叶轮结构优化设计提供了有效依据。
2013 Vol. 32 (12): 27-30 [摘要] ( 535 ) HTML (0 KB)  PDF (1581 KB)  ( 713 )
31 桥梁结构地震碰撞分析模型的碰撞刚度计算方法研究
>许 祥;鞠三;刘伟庆;徐秀丽;李雪红;李枝军
DOI:
针对桥梁结构地震碰撞模拟问题,文中分别推导了基于波动理论的直杆共轴碰撞模型和基于接触单元法的刚体碰撞模型中相应的最大碰撞变形的计算式,并基于二者相等的关系给出了Kelvin模型和Hertz-damp模型中相应碰撞刚度的计算方法,并对所建议方法的合理性和精确度进行了验证分析。研究结果表明,文中建立方法计算的Kelvin模型的碰撞刚度数值明显小于较短主梁的轴向刚度,这一点与以前学者基于实测数据分析得到的结论相一致。数值分析结果表明,相比以前的碰撞刚度计算方法,采用本文建议的方法确定Hertz-damp模型的碰撞刚度时,可以显著提升其碰撞模拟精确度。
2013 Vol. 32 (12): 31-39 [摘要] ( 524 ) HTML (0 KB)  PDF (2301 KB)  ( 530 )
40 金属材料表面静摩擦学特性的预测研究——理论模型
>田红亮;赵春华;方子帆;朱大林;陈保家;李响
DOI:
对分形几何理论进行了改进,在此基础上建立了法向载荷、最大静摩擦力、静摩擦系数的改进分形模型。通过中间自变量实际接触面积,构建了金属材料结合面静摩擦学特性的预测模型。计算和分析表明:静摩擦系数随着法向载荷或材料特性的增大而微凹弧式增大,但随着分形粗糙度的增加而微凹弧式减小;当分形维数较小时,静摩擦系数随着分形维数的增加而增加;但当分形维数较大时,静摩擦系数随着分形维数的增加而减小;在双常用对数坐标系统下,最大静摩擦力与法向载荷大多呈现出线性正比的关系;分形几何理论适用于法向载荷极小的情况。
2013 Vol. 32 (12): 40-44 [摘要] ( 457 ) HTML (0 KB)  PDF (1854 KB)  ( 767 )
45 偏最小二乘回归神经网络模型在爆破振动峰值速度预测中的应用
>史秀志;武永猛;唐礼忠;黄宣东
DOI:
神经网络方法是处理非线性问题的有力工具,但当输入变量较多,输入变量间存在的多重共线性性会使得网络的建模效率下降。偏最小二乘回归方法通过提取对因变量解释性较强的成分,能较好地克服变量间的多重共线性。将两种方法相结合,建立了爆破振动峰值速度的偏最小二乘回归BP神经网络预测模型。利用偏最小二乘法对影响爆破振动的因素进行分析,提取出3个新综合变量,使BP网络的输入层节点数目由9个减少到3个,简化了网络结构,提高了计算速度,增强了网络稳定性。分析结果表明,耦合模型的平均预测误差为7.62%,相较于传统的萨氏公式及标准的BP神经网络模型其预测精度有了明显提高。
2013 Vol. 32 (12): 45-49 [摘要] ( 517 ) HTML (0 KB)  PDF (849 KB)  ( 320 )
50 基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层复合结构的阻尼特性
>孙伟 齐飞 韩清凯
DOI:
硬涂层阻尼减振是一种新兴的振动被动控制方法,而测试出硬涂层复合结构的阻尼特性参数是阻尼减振研究的基础。由于硬涂层阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识涂层复合结构的阻尼。本文主要研究基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层-薄板复合结构阻尼特性的方法。首先,用实验说明了锤击激励、半功率带宽法拾振对于测试薄板结构阻尼特性的局限性。接着,推导了自由振动衰减信号包络线法辨识阻尼特性的原理性公式,提出了具体的测试复合结构模态阻尼比的流程,并在此基础上,搭建了相应的振动测试实验系统。最后,以涂敷NiCrAlY的钛板为对象,对其涂层前后的阻尼特性进行了测试,测试结果表明,本文所提出的方法具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度。同时,还讨论拾振传感器的类型以及激振力幅等对薄板结构阻尼测试结果的影响。
2013 Vol. 32 (12): 50-54 [摘要] ( 543 ) HTML (0 KB)  PDF (1435 KB)  ( 312 )
55 SHPB试验岩石试件应力平衡时间预估分析
>平 琦;;马芹永;;袁 璞
DOI:
运用一维应力波理论,对分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验中弹性应力波的传播过程进行了分析,得到了试件应力分布相关计算公式,讨论了试件应力平衡时间的影响因素和变化规律。以变截面杆SHPB试验装置对煤矿岩石试件加载为例,计算分析了3种岩石试件在光滑的试验入射波和与其升时相同的理论梯形入射波加载情况下试件应力均匀性和应力平衡时间。发现采用变截面入射杆进行加载,能够实现岩石试件在应力峰值之前达到应力平衡,满足应力均匀性假定要求的有效条件。结果表明,采用理论梯形入射波可以近似代替与其升时相同的试验入射波,预估岩石试件应力均匀性和应力平衡时间,对类似脆性材料的SHPB试验设计具有一定的参考价值。
2013 Vol. 32 (12): 55-60 [摘要] ( 698 ) HTML (0 KB)  PDF (1602 KB)  ( 412 )
61 基于Choquet模糊积分的水电机组振动故障诊断
>张彼德;田源;邹江平;刘秀峰;吴华丰;隆力
DOI:
为提高水电机组故障诊断的准确性,提出了基于Choquet模糊积分融合的多分类器组合故障诊断方法,对朴素贝叶斯分类器进行了基于属性相似度的加权改进,得到基于属性相似度的加权朴素贝叶斯分类器(Attribute Similarity Weighted Naive Bayes Classifier,简称SWNBC),并应用基于Mahalanobis距离的分类器(Mahalanobis Distance Classifier,简称MDC)与BP神经网络( BP neural network)组合成为SWNBC+MDC+BP的多分类器组合模型,以小波包提取的相关频带能量作为输入特征向量,应用组合模型对水电机组故障进行诊断,采用模糊积分法来决定最终的故障类型。实验结果表明该模型相对于单一的分类器,能有效提高识别故障的精度。
2013 Vol. 32 (12): 61-66 [摘要] ( 500 ) HTML (0 KB)  PDF (874 KB)  ( 204 )
67 重型起重电机振动的研究与健康评价标准的确定
>尹怡楠;胡 雄;李 勇
DOI:
由于港口重型起重机电机的振动具有高速、重载、大冲击等特点,针对难以准确提取信号中有效信息的难题,建立了电机振动的分析模型,并提出基于经验模态分解(EMD)的小波包量化分析方法。该方法不仅能够有效的提取出高频背景下的信号特征,而且能够对数据进行量化。实例选取上海某集装箱码头公司的大型桥式起重机(编号:#8115)的电机振动信号,分析处理后建立振动信号的健康评价标准,为实时评估重型起重电机的健康状态提供了可靠依据。
2013 Vol. 32 (12): 67-71 [摘要] ( 532 ) HTML (0 KB)  PDF (1854 KB)  ( 249 )
72 一种振动失调反射光学系统模拟计算的实验分析方法
>邵珺 叶景峰 胡志云 张振荣 黄梅生
DOI:
在光学元件动力学计算模型和光线传输失调模型建立的基础上,形成了一种振动失调反射光学系统的模拟计算方法。分别通过模态实验和振动台实验对系统模型进行验证和修正。实验和模拟的结果对比表明:修正后元件动力学模型的模态参数计算结果和实验结果偏差在5%以内,修正后振动失调反射光学系统模拟计算结果与振动台测试结果偏差在17%以内,得到了可靠的振动失调反射光学系统模拟计算方法,为光学系统的抗振性能分析和减振分析奠定理论基础。
2013 Vol. 32 (12): 72-75 [摘要] ( 475 ) HTML (0 KB)  PDF (1653 KB)  ( 216 )
76 柔性摩天轮结构抗震性能研究
>游桂模;丁洁民;杨晖柱
DOI:
本文以208m高的北京某摩天轮结构为研究对象,使用ANSYS对其进行了自振特性和抗震性能分析。首先探讨摩天轮结构自振特性振型特点,并分析了结构随参数变化的自振特性;然后分别采用反应谱法和时程分析法计算多遇地震作用下结构地震响应;最后对结构进行了罕遇地震下弹塑性动力时程分析。研究结果表明:结构基频较低而且结构频谱比较密集,轮盘部分刚度较弱,多数振型以轮盘自身振动为主;在多遇地震作用下,变形指标符合国家现行相关规范要求,整体结构应力水平较低,满足结构弹性、小震不坏的要求;在罕遇地震作用下,摩天轮结构整体结构构件均未屈服并均处于弹性阶段,结构变形指标符合国家现行相关规范要求,抗震性能优于“大震不倒”的抗震性能目标要求。
2013 Vol. 32 (12): 76-83 [摘要] ( 568 ) HTML (0 KB)  PDF (2400 KB)  ( 187 )
84 一种新型混合半主动控制策略在高速铁道车辆振动控制中的应用
>廖英英;刘永强;杨绍普
DOI:
采用1/4车模型分别对两种半主动控制策略即SH(Sky-hook, SH)和ADD(Acceleration Driven Damping, ADD)控制进行分析,根据分析结果引入了一种新型SH-ADD混合控制策略。利用随机激励下的功率谱密度曲线代替单频谐波激励下的传递函数曲线,改进了该混合控制策略转换系数的计算方法。在采用ADAMS软件建立高速铁道车辆整车模型的基础上,对改进后的SH-ADD控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,该控制策略可以同时兼顾低频和中高频率范围内的振动控制效果,较SH控制和ADD控制可大幅提高车辆的横向平稳性能。
2013 Vol. 32 (12): 84-87 [摘要] ( 531 ) HTML (0 KB)  PDF (1443 KB)  ( 300 )
88 基于振动能量回收的自供电MR阻尼器集成与试验研究
>汪志昊;;陈政清
DOI:
为使磁流变(MR)阻尼器摆脱对外部电源的依赖,基于振动能量回收技术构建了由旋转式永磁直流电机与只需较小能量供给的MR阻尼器集成的自供电MR阻尼器减振系统,测试了能量回收电机的电学性能与自供电MR阻尼器的力学性能,并定性分析了自供电MR阻尼器被动控制的减振机理。结果表明:自供电MR阻尼器可行性强,性能优越,且兼具速度反馈与离复位控制特性。
2013 Vol. 32 (12): 88-94 [摘要] ( 635 ) HTML (0 KB)  PDF (2722 KB)  ( 284 )
95 间隙对A3钢薄板抗卵形头弹侵彻性能影响的实验研究
>邓云飞;张伟;曹宗胜
DOI:
为了分析板间间隙大小对双层板失效模式以及抗侵彻性能的影响,本文利用轻气炮进行了卵形杆弹正撞击单层板和等厚双层板的实验研究,得到了各种结构靶体的初始-剩余速度曲线和弹道极限速度。实验表明,对于卵形弹,单层板的弹道极限高于双层板的弹道极限,包括接触式和间隙式。当总厚度一定时,多层板的弹道极限随分层数目的增加而减小。此外,间隙大小对间隙式双层板的抗侵彻性能影响小,并且随着弹体初始速度的增加而减小。
2013 Vol. 32 (12): 95-99 [摘要] ( 509 ) HTML (0 KB)  PDF (2801 KB)  ( 616 )
100 大跨度斜拉桥施工阶段抗风性能变化规律
>马婷婷;葛耀君;赵林
DOI:
大跨度斜拉桥是一种在风力作用下易发生变形和振动的柔性结构,其施工阶段结构抗风性能比成桥状态有所降低。采用数值模拟方法系统研究了大跨度斜拉桥单、双悬臂两大施工过程结构抗风性能的变化规律,包括结构动力特性及风致抖振响应。结果表明,随着单悬臂长度的增长,侧弯、扭转基频不断下降,侧弯基频降速较快,竖弯基频则在250m悬臂长度内呈现一个上升区段;随着双悬臂长度的增加,侧弯基频下降最快,竖弯和扭转基频下降速度呈现先变快后减慢的规律。当单悬臂长度在300m悬臂范围内,悬臂端部竖向抖振响应随悬臂长度基本呈线性增长;侧向抖振位移在200m悬臂长度范围内基本呈线性增长,超过200m之后,增速明显加快。当双悬臂长度在200m范围以内,抖振位移基本呈线性缓慢增长,当超过200m后,竖向抖振位移急剧增长,侧向位移增长速度亦加快,此时需充分考虑结构抖振响应对施工安全的影响。单悬臂端部抖振响应由主梁一阶模态起主要贡献,二阶模态亦有重要参与;双悬臂则以二阶振型,即对称振型起主要贡献。
2013 Vol. 32 (12): 100-104 [摘要] ( 661 ) HTML (0 KB)  PDF (2359 KB)  ( 259 )
105 阶梯圆盘节圆偏离对辐射声场指向性的影响
>兰正康;贺西平;马焕培;阿卜力孜&#;阿卜来提
DOI:
在实际应用中,阶梯圆盘节圆位置与预先设计的阶梯位置不可能实现真正意义上的重合,节圆会偏离阶梯位置。以带有一个中心上凸的阶梯圆盘为例,将阶梯圆盘按节圆及阶梯位置分成三个部分,提出了解析计算这三部分位移分布的方法,经有限元计算证实了这种方法的有效性。在此基础上,利用声场迭加的原理导出了辐射声压,并计算分析了节圆偏离对指向性的影响。结果表明:节圆偏离阶梯位置会导致阶梯圆盘的指向性主瓣的半开角变大,节圆比阶梯位置偏大到一定值时指向性主瓣分叉,这使得阶梯圆盘的辐射声场能量相对分散。
2013 Vol. 32 (12): 105-109 [摘要] ( 477 ) HTML (0 KB)  PDF (2059 KB)  ( 177 )
110 航天器姿态机动的自适应鲁棒控制及主动振动抑制
>袁国平;史小平;李隆
DOI:
针对航天器在进行姿态机动时挠性附件的主动振动控制问题,提出一种基于自适应鲁棒方法和 理论相结合的控制方案。为有效地进行振动抑制,主动振动控制器采用 状态反馈理论,并且设计时充分考虑由于忽略挠性附件模型高阶模态所带来的结构不确定性,保证振动的快速衰减和方法的鲁棒性。同时,采用自适应鲁棒方法设计姿态控制器,有效地降低干扰和转动惯量不确定性对系统性能的影响,并采用Lyapunov方法分析系统的稳定性。最后,数字仿真结果说明,本文提出的方法是合理和有效的。
2013 Vol. 32 (12): 110-115 [摘要] ( 556 ) HTML (0 KB)  PDF (1247 KB)  ( 758 )
116 弹塑性钢阻尼器用于大跨度CFST拱桥的减震控制研究
>王 浩 周 锐 程怀宇 宗周红
DOI:
弹塑性钢阻尼器具有良好的减震效果,但目前的研究和应用主要集中在房建领域。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,进行了弹塑性钢阻尼器用于大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的减震控制研究,采用非线性时程分析法进行了阻尼器关键参数的敏感性分析,研究了不同屈服荷载、不同弹性刚度及不同空间布设阻尼器的减震效果,最后重点分析了行波效应对弹塑性钢阻尼器减震效果的影响。结果表明,对于该中承式钢管混凝土系杆拱桥,弹塑性钢阻尼器的减震效果明显;综合考虑各部位的地震响应,在主梁各支承间均匀布设阻尼器为最佳布置方式;考虑行波效应后,阻尼器的减震效果更佳。
2013 Vol. 32 (12): 116-121 [摘要] ( 544 ) HTML (0 KB)  PDF (1965 KB)  ( 213 )
122 高速凸轮NURBS廓线改进人工鱼群多目标动力学优化
>玄冠涛 邵园园 吕钊钦 冯显英 郑继周
DOI:
为改善高速凸轮机构动力学性能,首先采用非均匀有理B样条(NURBS)重构凸轮廓线,建立高速凸轮单自由度弹性动力学模型,进行高速凸轮机构多目标动力学优化设计。然后利用改进人工鱼群算法求解该模型,获取系统Pareto最优解从而得到优化后的NURBS廓线。最后,分析和比较高速凸轮机构在NURBS和修正正弦两种廓线下的动力学响应。结果表明:改进人工鱼群算法可以有效解决多目标优化问题,优化后NURBS廓线运动学特性与修正正弦廓线相差不大,在一定程度上降低了高速凸轮机构的残余振动幅值,提高了高速凸轮机构的定位精度和动力性能,减少了振动和冲击的噪声。
2013 Vol. 32 (12): 122-125 [摘要] ( 534 ) HTML (0 KB)  PDF (1411 KB)  ( 286 )
126 纵向地震作用下大跨三塔悬索桥伸缩缝处双边碰撞效应研究
>邓育林 雷凡 何雄君
DOI:
相邻桥跨间的碰撞效应是引起大跨桥梁引桥落梁的重要原因,本文以一座大跨三塔悬索桥为研究对象,建立了复杂的桥梁结构空间动力分析模型,采用非线性动力时程分析法,详细分析了大跨三塔悬索桥伸缩缝处主、引桥相邻梁体间的双边碰撞对桥梁结构地震反应的影响规律,揭示大跨桥梁主、引桥结构振动周期比与碰撞效应的内在联系。研究结果表明:当一侧引桥基本周期小于或者接近主桥梁端位移控制振型周期,而另一侧引桥基本周期显著大于主桥周期时,双边碰撞使长周期侧的引桥固定墩墩底地震内力响应、梁端位移、梁体搭接长度以及主、引桥间相对位移响应显著增大,而使短周期侧引桥梁端位移、梁体搭接长度以及主、引桥间相对位移响应轻微减小。
2013 Vol. 32 (12): 126-130 [摘要] ( 490 ) HTML (0 KB)  PDF (1615 KB)  ( 594 )
131 电动车用永磁同步电机非线性扭转振动模型
>马琮淦 左曙光 谭钦文 高丽华 孙庆 孟姝
DOI:
针对电动车车身阶次振动和车内噪声的主要振源—永磁同步电机的扭转振动问题,首先,利用集中参数法建立了永磁同步电机扭转振动的非线性动力学模型,解析求解了考虑非正弦分布的永磁磁场、定子开槽、时间谐波电流的永磁同步电机电磁转矩,获取了定子铁芯、机壳的刚度和阻尼参数,指出了电磁转矩波动是引起永磁同步电机非线性振动的主要原因。然后,采用状态变量法求得了非线性方程组的解。最后,通过永磁同步电机扭转振动实验验证了本模型的有效性。
2013 Vol. 32 (12): 131-134 [摘要] ( 749 ) HTML (0 KB)  PDF (1104 KB)  ( 2480 )
135 考虑构件弹性的电动Stewart并联机构刚度建模与仿真
>吕帮俊 彭利坤 熊先锋
DOI:
基于集总解析建模方法和构件有限元分析建立包含驱动副、被动万向铰链和运动杆件弹性变形以及预载作用下的Stewart机构刚度矩阵模型。采用添加虚拟铰链等效构件弹性的方式,将分支等效为一系列刚性构件经由主、被动副以及虚拟铰链连接的形式,给出了运动关节和虚拟铰链变量对机构末端位姿的运动学Jacobian矩阵的数值计算方法,应用虚功原理得到静平衡方程,最终建立了机构无预载以及预载下的刚度矩阵模型。该模型不仅考虑了控制环路刚度,还将构件柔性的有限元分析结果与解析建模相结合,在降低计算成本的同时保证了精度。通过一机构分析实例,考察了两种模型下刚度分布的差异。
2013 Vol. 32 (12): 135-139 [摘要] ( 537 ) HTML (0 KB)  PDF (1392 KB)  ( 227 )
140 重载列车过桥时桥梁的垂向动力分析
>龙卫国;蒋丽忠;陈令坤
DOI:
本文建立了具有6个自由度重载列车的车辆振动分析模型和重载铁路桥梁的梁段单元模型,通过轮轨接触处的位移协调条件与轮轨相互作用力的平衡关系建立了重载车辆-桥梁系统耦合运动方程,采用迭代求解,编制了重载铁路车-桥耦合振动分析程序。对影响重载铁路简支梁桥的跨中挠度的各种因素进行了分析,分析结果表明:列车的轴重、速度、加速度、减速度及轨道不平顺对重载铁路桥梁的跨中挠度和竖向加速度有着重要影响。
2013 Vol. 32 (12): 140-143 [摘要] ( 680 ) HTML (0 KB)  PDF (1429 KB)  ( 430 )
144 基于多轴连通式油气悬架的导弹发射车振动性能研究
>林国问;马大为;朱忠领
DOI:
针对多轴连通式油气悬架对某型导弹发射车的振动性能的影响,基于1/4导弹发射车的数学模型和AMESim软件分别搭建了连通式油气悬架和独立式油气悬架的仿真模型。分析了这两种油气悬架刚度特性;研究了连通式油气悬架在不同的激励作用下对导弹发射车的振动性能影响,并与独立式油气悬架的导弹发射车的振动性能进行对比。研究结果表明:连通式油气悬架的刚度小于独立式油气悬架;连通式油气悬架能够有效降低车身振动加速度,平衡车桥载荷,减小车辆对地的破坏性。
2013 Vol. 32 (12): 144-149 [摘要] ( 478 ) HTML (0 KB)  PDF (2179 KB)  ( 315 )
150 液固混合介质隔振器的响应计算与防跳跃设计
>高 雪 陈 前
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液固混合介质隔振器是一种基于新型机理的隔振装置,主要由波纹管容器与浸于液体中的弹性单元体组成,其轴向刚度可近似为分段双线性刚度。针对具有这种刚度特性的隔振器,主要从动力学角度提出了具体设计方法,解决了系统响应求解及跳跃现象的预防等问题。首先采用平均法及其含直流项的修正方法分析了隔振系统的非线性频响特性及各参数对固有频率的影响,而数值仿真验证了解析方法的正确性。进而为了避免跳跃冲击,基于频响方程给出了单元体数量等参数临界值的计算方法。
2013 Vol. 32 (12): 150-153 [摘要] ( 460 ) HTML (0 KB)  PDF (1341 KB)  ( 195 )
154 基于Taylor实验及理论分析的泡沫铝动态冲击特性研究
>庞宝君;郑伟;陈勇
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泡沫铝是一种优异的结构材料,有着广泛的应用前景,研究其冲击动力学性能具有重要的理论意义及工程应用价值。Taylor冲击实验主要利用圆柱弹体撞击刚性墙来获取弹体材料的动态响应数据,是一种重要的动态实验手段,在实体金属领域较为成熟。由于泡沫铝自身的可压缩性,经典Taylor理论无法适用,在一定假设基础上基于实验数据建立了针对泡沫铝动态冲击响应的Taylor分析模型,并验证了模型的有效性。实验结果表明:Taylor冲击后,泡沫铝子弹变形段平均密度随撞击速度的增加而增加,且当撞击速度大于110m/s时,其增长趋于平缓;泡沫铝子弹剩余长度随撞击速度的增加而减小,且近似呈线性关系。
2013 Vol. 32 (12): 154-158 [摘要] ( 572 ) HTML (0 KB)  PDF (1191 KB)  ( 332 )
159 超声声表面波检测信号时差的倒频谱分析
>闫晓玲;董世运;徐滨士;刘彬;王望龙
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采用超声表面波检测激光熔覆层残余应力时, 表面波检测信号声时差的精确读取非常关键。传统的相关法无法精确地辨别表面超声波的声时差。文中提出基于复数倒频谱的表面超声波声时差辨别算法,采用该算法对计算机模拟信号和实际检测信号做了声时差分析,并与相关法的时间分析结果做了对比。计算机模拟和实验结果均表明,倒频谱分析方法是一种精度高,具有一定抗干扰能力的声时差估计算法。最后结合表面超声波检测信号的特点,从理论上分析了倒频谱分析方法优于相关法的原因。
2013 Vol. 32 (12): 159-162 [摘要] ( 490 ) HTML (0 KB)  PDF (1290 KB)  ( 262 )
163 螺旋槽干气密封气膜刚度测试与稳定性分析
>丁雪兴;张海舟;苏虹;赵芳;李驰
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干气密封的关键技术是动压效应和稳定性问题,而气膜刚度是影响振动稳定性的主要参数之一。采用高精度改进型的电涡流微型传感器和Labview软件,并采用一系列的抗干扰措施,建立了螺旋槽干气密封的测试系统。通过测量干气密封的轴向静环振幅和轴向气膜振幅,而获得气膜刚度,并分析了其气膜振动的稳定性。试验研究表明:随着转速的增加和压力的升高,气膜刚度随之增大,气膜稳定性越好。本例中:压力变化范围为0.2-0.5MPa,转速变化范围为500 - 3000 r/min,得气膜刚度值的变化范围为0.01 - 0.03 KN/μm,且气膜刚度分别与压力和转速基本成线性关系;试验中测试了三种不同螺旋角的样机,得螺旋角为74°时,气膜刚度最大,气膜稳定性最好,选取合适的螺旋角可增加气膜的稳定性,从而对结构参数的优化提供了指导。
2013 Vol. 32 (12): 163-168 [摘要] ( 490 ) HTML (0 KB)  PDF (3491 KB)  ( 363 )
169 基于轴向模态应变能比法的三维桁架结构损伤定位方法
>冯坤;杨永春 ;郑轶
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本文提出了可用于诊断三维桁架结构的损伤指标——轴向模态应变能比法。该指标仅利用结构的前两阶模态参数,无需转动自由度信息。通过四腿导管架海洋平台结构有限元模型,数值模拟不同构件的多种损伤工况对该指标进行验证,最后通过海洋平台物理模型实验对该方法进行了实验验证。验证结果表明本文提出的轴向模态应变能比法可有效地诊断三维桁架结构的损伤。
2013 Vol. 32 (12): 169-173 [摘要] ( 524 ) HTML (0 KB)  PDF (2319 KB)  ( 327 )
174 结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响
>张 惠;杨智春;张新平;周 建;谷迎松
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机翼非线性颤振系统中的混沌运动是一种复杂的非线性动力学现象,研究结构参数对机翼非线性颤振系统混沌运动特性的影响,对非线性动力学系统的混沌运动控制具有重要意义。建立具有立方型非线性操纵刚度的带操纵面二元机翼的颤振方程,采用数值积分方法分别获得该非线性颤振系统在不同阻尼水平和不同操纵刚度下的分岔特性图。对分岔特性图进行对比分析结果表明:操纵面的操纵刚度并不影响系统的混沌运动特性,而操纵面偏转自由度或机翼俯仰自由度上的阻尼将会影响系统混沌颤振区域内的周期窗口,进而影响系统的混沌运动特性,特别是两自由度中任意一个的阻尼水平减小到一定程度时,系统混沌颤振区域内的周期窗口都将会消失;但是,单一的减小某个自由度上的阻尼水平,会使机翼非线性颤振系统的颤振临界速度降低。为了使得该系统在混沌颤振区域内不产生周期窗口又不降低其颤振临界速度,可采用在减小俯仰自由度阻尼的同时增大操纵面偏转自由度阻尼的方法。
2013 Vol. 32 (12): 174-178 [摘要] ( 433 ) HTML (0 KB)  PDF (1802 KB)  ( 269 )
179 宽频域的内损耗因子实验辨识方法研究
>张红亮;孔宪仁;刘 源;齐金玲
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频带平均内损耗因子是利用统计能量分析预示结构振动响应的重要参数之一。论文基于二维平板结构的动力学响应解析解,研究了内损耗因子的实验辨识方法:功率输入法和脉冲响应衰减法。分别利用两种算法由仿真数据辨识结构宽频域的内损耗因子,并重点分析了频率范围和阻尼大小对算法辨识结果的影响。在此基础上,结合两种算法对新型减振复合板材料进行了悬挂振动实验研究。通过各自实验辨识结果的对比分析,得到了减振复合板材料宽频域的内损耗因子实验值,并提出了其经验估计公式,可以为该材料工程应用提供参考。
2013 Vol. 32 (12): 179-184 [摘要] ( 499 ) HTML (0 KB)  PDF (2047 KB)  ( 561 )
185 基于模态综合和移频方法的中频段模态计算
>李兴泉;邓兆祥;李英强 章竟成 王腾腾
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采用基于特征约束模态降阶的模态综合方法计算结构中频段振动特性时,针对低阶特征约束模态不能截断的问题,引入了移频方法对子结构动力学方程进行变换,并推导了移频后低阶特征约束模态与系统中频段模态的关系,结果表明:采用移频方法后,低阶特征约束模态可以截断。采用该方法计算了某白车身有限元模型160~190Hz频段内的振动特性,结果表明:采用移频方法后,保留的特征约束模态阶数较少,系统振动特性的计算时间较短,说明该方法有助于提高复杂结构中频段振动特性的计算效率。
2013 Vol. 32 (12): 185-190 [摘要] ( 629 ) HTML (0 KB)  PDF (831 KB)  ( 297 )
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