圆柱体横流与顺流方向涡激振动耦合模型研究

基于尾流振子模型对刚性圆柱体在横流以及顺流方向涡激振动耦合模型进行了研究。首先建立了横流以及顺流方向考虑结构几何非线性的结构振子以及尾流振子模型,其次基于二阶精度中心差分格式对模型进行先离散后迭代求解,再次通过与他人实验结果进行对比验证了该数值模型的可靠性,最后对不同质量比、不同结构阻尼比以及不同几何非线性系数下圆柱体涡激振动响应振动幅值以及振动轨迹进行了分析。分析结果表明:随着质量比的增大,横流以及顺流方向的振动幅值均呈下降趋势,锁定区间宽度逐渐变窄。随着结构阻尼比的增大,横流以及顺流方向的振动幅值同样呈下降趋势,而锁定区间宽度逐渐变宽。随着折合速度的增加,结构振动轨迹依次出现斜"8"字形、"月牙"形以及正"8"字形。随着几何非线性系数的增加,横流以及顺流方向振动幅值从上分支进入低分支时的位移突降现象会变得越来越明显。     

不同频率比时立管两向涡激振动及疲劳分析

考虑四种不同频率比(流向荷载频率/横向荷载频率)情况下,立管两向涡激振动的幅值和疲劳的变化。结果表明：较低频率比且低约化速度条件下,流向自由度对横向振动具有一定的抑制作用;当6.3<约化速度<8.0时,考虑顺流向振动时横向振动幅值明显增加。随着频率比的增加,顺流向振动对横向振动的影响逐渐减弱。横向振动对顺流向振动的影响在四种情况下均较为显著,考虑横向振动时顺流向振动幅值急剧增大。两向自由度涡激振动的疲劳在低频率比时明显高于单自由度时的疲劳;顺流向振动疲劳随着频率比的增大受横向振动的影响越来越明显。     

基于小波变换的顶张力立管涡激振动规律实验研究

为研究顶张力立管在海流作用下的涡激振动规律,在大型波浪流水槽中进行涡激振动模型实验。实验中立管竖直固定于实验支架上,外部承受不同速度的流体作用,上端施加变化的顶张力。立管模型上均匀布置六个测点,根据每个测点布置的两个应变计,分别测得来流向和横向两个方向振动响应。通过小波变换方法对实验数据进行时间频域分析,得到立管涡激振动频率和振动幅值以及来流向与横向的耦合振动规律,考察顶张力变化对立管自振频率以及涡激振动的影响。     

考虑流固耦合的大柔性圆柱体涡激振动非线性时域模型

基于流固耦合的涡激升力模型和Morison方程,提出了一个非线性的圆柱体涡激振动时域分析模型。该模型不仅考虑了脉动拖曳力诱发的顺流向涡激振动,而且考虑了横向的流固耦合问题。该模型物理意义清楚,其非线性包括流体阻尼的非线性性质和涡激升力与圆柱体响应的相关性,这些非线性性质是该模型区别于现有涡激振动分析模型的主要特征。分析表明,该模型较好地反映了圆柱体涡激振动的本质,与现有的商业软件吻合较好。     

细长立管两向自由度涡激振动数值研究

采用ANSYS-CFX软件对细长立管的两向自由度涡激振动进行了数值模拟,分析了小变形（A/D=0.07）和大变形（A/D=1）两种条件下的立管涡激振动特性。在小变形条件下,锁定区的顺流向振动和横向振动的幅值比小于非锁定区;在非锁定区,顺流向振动频率是横向振动频率的两倍,而在锁定区两者振动频率相同,等于升力频率。在大变形条件下,锁定区的顺流向振动和横向振动的幅值比明显大于非锁定区;不论在锁定区还是非锁定区,都满足顺流向振动频率是横向振动频率的两倍关系,顺流向振动频率等于拖曳力频率,横向振动频率等于升力频率。     

线性剪切流中深海立管顺流涡激振动响应及疲劳损伤研究

采用圆柱体顺流受迫振荡试验数据,并引入顺流流体力放大因子,建立考虑横流对顺流响应影响的深海立管顺流涡激振动预报模型。该模型假定对应顺流涡激振动两个不稳定区的涡脱落模式相互独立,因此允许对应于不同不稳定区的两个模态能量输入区相互叠加。运用建立的涡激振动预报模型对HanØtangen试验模型进行分析,并与试验结果的位移均方根和主要控制模态进行了比较,结果均吻合较好。采用S-N方法,对顺流涡激振动诱发的深海立管疲劳损伤进行分析,研究了能量比截断值、顶端张紧力和流速分布对疲劳损伤的影响,得到一些有意义的结论。     

考虑流固耦合的弹性圆柱体涡激振动研究

利用CFX软件对质量比为7和3.24时圆柱体两向自由度涡激振动进行数值模拟,捕捉到了"锁定区"、"拍"和"相位开关"等现象,探讨了质量比对涡激振动的影响。最终通过研究表明:流固耦合在圆柱体涡激振动分析中应予以考虑;质量比为3.24时的锁定区范围、最大横向振幅以及达到锁定时的流速要比质量比为7时的大;质量比为7时顺流向频率一直为横向频率的2倍,但当质量比为3.24时,顺流向频率在较低约化速度(Ur≤4)下为横向频率的2倍,在较高约化速度下有两个值,一个为横向频率的2倍,另一个与横向频率接近。     

圆柱结构涡激振动拖曳水池实验研究

柔性圆柱涡激振动特性已得到人们广泛关注,然而横流向与顺流向振动耦合问题仍有待进一步研究。设计了柔性圆柱涡激振动拖曳水池模型实验,圆柱模型的长径比为195.5、质量比为1.82,实验观测了圆柱结构横流向、顺流向涡激振动特性,并分析了横流向与顺流向两个方向涡激振动的耦合现象。通过应变传感器测量结构振动信息,利用模态分析法对实验数据进行处理,实验发现横流向与顺流向涡激振动耦合现象显著,特别是不同测点处的运动轨迹出现了"8字形"、倒置的"泪滴形"、"口唇形"等多种复杂形式。     

计及附加质量系数变化效应的立管涡激振动时域响应研究

针对海洋立管涡激振动问题提出了一套时域预报数值方法,引入附加质量单元,能够计及附加质量系数变化效应对立管模态分析及涡激振动预报的影响。基于上述方法对均匀流工况以及线性剪切流工况下立管模型的涡激振动响应进行分析,并与相应试验结果的均方根位移及曲率、应变及位移响应时历曲线以及响应幅值谱进行了对比。结果表明,本文模型能够有效预报海洋立管涡激振动响应,且与传统数值模型相比,本文模型预报结果与试验数据更为吻合,可以较好地体现附加质量系数变化效应对涡激振动预报较为明显的影响。     

深海立管顺流与横流耦合涡激振动中的内流效应分析EI北大核心CSCD

深海立管因长径比大幅增加导致柔性增强、内流效应凸显,其在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应尚未得到很好理解。采用半经验时域涡激振动水动力模型,建立深海立管在均匀洋流下的横向和纵向耦合振动方程,并利用有限元法求解,探究不同内流速度、内流密度和洋流下立管在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应。研究发现,当洋流速度和内流密度一定时:①内流效应可使系统固有频率降低,因此随着内流速度增加,顺流和横流涡激主导频率可能脱离激励区,主导模态转移到高阶,同时主导频率发生阶跃增加;②立管横向位移均方根最大值是增加还是减少取决于横向涡激主导频率是接近还是远离涡脱频率;③当横流向涡激振动主导模态不变时,由于内流效应可以降低系统刚度,顺流向的静态位移随着内流速度的增加而逐步增加,当横流向主导模态转移至高阶时,顺流向的拖曳力系数会发生突然减少导致静态位移呈现阶跃性下降;④内流效应对顺流向振动有着不可忽略的影响。立管顺流向振动响应是内流效应、拖曳力(受横流向涡激响应影响)和顺流向涡激流体力联合作用的结果。     

某橡胶隔振器动静态性能计算及试验研究

针对某型橡胶隔振器中橡胶材料复杂的力学特性,研究了橡胶材料的双参本构模型,进行参数拟合.并利用有限元软件建立了隔振器的动静态性能计算模型,通过试验对计算模型进行验证.结果表明,隔振器的静变形和固有频率计算值与测试结果高度吻合,相对误差小于10％,证明了该模型计算精度高,为不同领域用非金属材料隔振器的设计奠定了基础.     

A STUDY OF THE DISCHARGE OF COHESIVE POWDERS UNDER SIMULTANEOUS AERATION AND VIBRATION

ABSTRACT

The influence of applying simultaneous aeration and vibration on the discharge of cohesive powders from a laboratory scale cylindrical silo has been studied experimentally. The powders investigated were batches of potato starch powder of different moisture contents and therefore different degrees of cohesiveness. The cohesiveness of each powder batch is quantified in terms of its unconfined yield strength, which was determined in a triaxial cell. Discharge experiments were performed at different orifice diameters, vibration frequencies, aeration rates and vibration amplitudes.

The results are mainly presented in the form of contour plots of discharge rate as a function of the aeration rate and the vibration intensity. Also the effect of the frequency of the vibration under conditions of constant vibration intensity is shown. The experimentally determined discharge rates are correlated using published expressions, and discharge coefficients have been determined empirically.     

一种新型动力吸振器的液压管道减振试验研究

针对文献[7]设计的一种新型的管道动力吸振器,进行真实液压管道的减振实验。该减振器能够针对难于施加卡箍的管道系统实施有效减振,主要由质量块、弹簧片组成,通过移动弹簧片上的质量块位置,可以有效抑制管道强迫振动及多个倍频激励下与管道固有频率发生的共振。针对某真实液压动力源一段悬空管道振动剧烈的问题,设计加工两个新型管道动力吸振器,利用其对不同压力下的真实液压管道进行减振试验,对于由于压力脉动所导致的脉动频率分量振动,在X、Y和Z方向均实现了有效地减振。液压试验台的管道减振试验充分表明所设计的管道动力吸振器具有很强的工程应用价值。     

A STUDY OF THE DISCHARGE OF COHESIVE POWDERS UNDER SIMULTANEOUS AERATION AND VIBRATION

The influence of applying simultaneous aeration and vibration on the discharge of cohesive powders from a laboratory scale cylindrical silo has been studied experimentally. The powders investigated were batches of potato starch powder of different moisture contents and therefore different degrees of cohesiveness. The cohesiveness of each powder batch is quantified in terms of its unconfined yield strength, which was determined in a triaxial cell. Discharge experiments were performed at different orifice diameters, vibration frequencies, aeration rates and vibration amplitudes.

The results are mainly presented in the form of contour plots of discharge rate as a function of the aeration rate and the vibration intensity. Also the effect of the frequency of the vibration under conditions of constant vibration intensity is shown. The experimentally determined discharge rates are correlated using published expressions, and discharge coefficients have been determined empirically.     

关联维数在齿轮箱振动信号特征提取中的应用

论述了关联维数的基本概念和性质，给出了定量描述分形特征的重要参数——关联维数的计算方法，分析了齿轮葙故障时振动的特点．通过对试验获取的齿轮故障振动信号进行分析计算，确定了关联维数与齿轮葙故障程度之间的联系．结果表明，齿轮箱的不同运行情况对应的关联维数有明显不同．因此，可用关联维数作为区分齿轮葙工作状态的特征参数．     

基于振动触觉感知研究的头戴预警设备开发设计

目的 在预警场景下应用振动触觉传递警报信号以弥补受损的感觉通道,探索头戴振动设备的合理形式,从而为头戴振动设备的工业设计提供指导.方法 围绕空间分布位置、时间和振动参数设置实验,研究振动触觉的特征,提出一种振动触觉系统.在实验一中,对头部进行触觉感知性测量以比较不同位置的灵敏性,确定振动作用于头部的适宜部位.在实验二中,组合不同的时间模式以及强弱程度形成7种振动模式,通过比较得出适于传达警报信息的触觉模式.基于实验结论,设计出一款应用于建筑工地场景下的工程预警头盔.结果 前额无毛区域与颞部中央区域感受性最灵敏;时间间隔短、强度高的振动模式更适于传达警报信息.结论 感知实验的结论为振动组件的布置和振动警报模式的参数设定提供了依据,并有效地被运用于针对具体场景的头戴设备设计中.     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

The effect of frequency of vibration and humidity on the stick–slip amplitude

This work examines the variation of stick–slip amplitude with the variation of frequency of vibration and relative humidity on a mild steel disc. A pin-on-disc machine, developed by the authors, capable of vibrating the disc at different frequency is used for the experiments. During the experiments, normal load, speed, relative humidity and frequency of vibration were varied. The results reveal that, depending on the conditions, a different stick–slip behavior can arise in the same system. It is found that the rate of reduction of stick–slip amplitude has a particular relationship with the frequency of vibration and the relative humidity. It is also observed that the transition from irregular to regular stick–slip behavior is load dependent, while the transition from irregular to smooth sliding is load independent.     

孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术

为寻求台阶爆破降振效果最佳的孔间延时时间,借助ANSYS/LS-DYNA程序对台阶爆破在不同延时起爆时间条件下产生的爆破振动进行了数值模拟对比分析,并通过试验进行了验证。数值模拟和试验结果表明:在浅孔台阶爆破中,爆破降振效果最佳的孔间延时时间为5 ms;在深孔台阶爆破中,爆破降振最佳的孔间延时时间为7～10 ms。实际爆破施工中,不同的岩石条件下、不同的爆破参数时,数码雷管减振的最佳孔间延时应该在5～10 ms区间范围,应根据实际情况进行调整。研究成果解决了复杂环境下的爆破振动危害控制难题,研发的孔间超短延时台阶爆破干扰降振技术,为爆破振动控制要求严格的工程设计和施工提供参考和借鉴。     

滚动轴承振动加速度信号积分测试技术研究

滚动轴承出厂时需要根据国家标准进行振动检测。对滚动轴承的振动进行测量的方法主要是采用速度型测振和加速度型测振。由于速度型测振仪和加速度型测振仪所采用的传感器不同,两者的测量结果有相关性,但测量结果并不一致。传统的轴承测振仪采用模拟电路,对加速度信号进行准确积分,难度较大;随着计算机测量技术的迅速发展,运用数字量测试和积分技术,可以采用对加速度信号进行积分得到速度的方法进行测试。通过对轴承的加速度信号进行积分,进行振动速度测量,可以在同样的测试条件下对轴承的振动加速度和振动速度进行比较,具有实际应用价值。本文采用数字量测试技术,以深沟球轴承为研究对象,对加速度积分算法进行研究,利用MATLAB和Lab VIEW软件编写了数字滤波器和时域积分算法,减去了时域积分产生的趋势项,降低了趋势项误差。通过实际测量实验,所得结果与轴承行业所用的标准精密模拟积分器所得结果具有较好的一致性,可以满足轴承振动速度测量的需要。