振动棒磨机非线性振动试验研究

研究了用于超微颗粒制备的振动棒磨机振动系统的非线性,证明了散体激励与阻尼的时变性,讨论了碰撞质量的时变参数模型,为系统建模、分析和控制奠定了基础。     

带颗粒减振剂碰撞阻尼的减振特性

传统碰撞阻尼的工作原理大都建立在动量交换、摩擦耗能的范围内,动量交换并没有将振动能量永久地消耗掉,摩擦对于高频振动具有较好的减振效果,而对于低频振动效果较差。为此提出一种以微细颗粒塑性变形将振动能量永久消耗掉的新型的碰撞阻尼,称为带颗粒减振剂碰撞阻尼。分别对在传统单体碰撞阻尼和带颗粒减振剂碰撞阻尼作用下悬臂梁减振效果进行试验研究。试验结果表明：以微细颗粒塑性变形消耗振动能量的带颗粒减振剂碰撞阻尼具有优秀的减振效果,远远超过传统单体碰撞阻尼器。带颗粒减振剂碰撞阻尼在低频振动(低于50 Hz)中仍然具有良好减振性能,这是其他碰撞阻尼所缺乏的特性。机械振动多为低频振动,带颗粒减振剂碰撞阻尼具有广阔的应用前景。     

变质量碰撞振动系统的建模及动力学分析

在建立变质量碰撞振动系统的动力学模型时,将自由质量与主系统之间的不连续碰撞过程等效为弹簧刚度和粘性阻尼的连续作用,并以分岔和混沌理论为基础,通过数值法分析了激振频率对变质量碰撞振动系统动态特性的影响.研究表明,以频率比作为控制参数时,系统的振动响应经历了由周期运动一混沌一周期运动变化的过程.该研究方法为颗粒碰撞阻尼振动系统的分析和设计提供了理论参考.     

基于DEM算法的多颗粒碰撞耗能机理分析与振动抑制研究

针对机械构件主系的封闭空间中填充微小颗粒,进行振动抑制问题,对填充颗粒的尺寸、数量以及材料特性因素对振动抑制效果的影响开展了研究。通过采用离散单元法(discrete element method,DEM),分析了颗粒与颗粒以及颗粒与主系统之间的运动学特性,建立了能够充分表达颗粒在相互碰撞摩擦过程中的受力、变形关系以及耗能计算模型,分析了多个颗粒之间的碰撞与耗能机理,确定了碰撞过程中颗粒的状态、受力及耗能大小的计算求解算法。在Matlab环境下,针对不同颗粒材质、数量及大小对系统振动抑制性能进行了仿真分析,得出了颗粒材质大小以及数量对减振性能的影响规律,并通过搭建的试验台,进行了试验数据采集和分析。试验结果与仿真结果相吻合,验证了算法的有效性,该算法为提高机械构件的减振性能设计提供了重要参考。     

基于离散元素法的薄壁轴法兰磨削阻尼器设计

为抑制薄壁轴零件精密磨削过程中产生的受迫振动响应,提高加工精度和效率,基于颗粒碰撞阻尼技术建立阻尼系统的离散元模型,设计了专用粒子阻尼器.通过离散元仿真对阻尼器颗粒参数(颗粒直径和颗粒填充率)进行了优化,基于设计的粒子阻尼器搭建振动试验平台,针对阻尼器颗粒参数对振动抑制的影响展开研究.将参数优化后的颗粒阻尼器应用于现场...     

立式振动磨磨介运动分析及振动强度设计

以提高立式振动磨的粉碎效果与效率为目的,深入分析其工作机理及磨钵内磨介运动情况,得出了磨钵内磨介的受力方程;在此基础上,以粉体力学中单颗粒破碎试验和研究为依据,建立了磨钵内粉体颗粒的二维粉碎受力模型,得出了物料粉碎粒径与振动强度的关系式,为立式振动磨及磨钵的设计提供理论指导。     

轧机液压压下垂直系统非线性振动机理研究

针对轧机垂振系统往往忽略液压压下系统影响的问题,考虑轧机液压系统中液压缸与机架间的粘性阻尼及轧制界面非线性刚度,建立了轧机二自由度液压压下垂直振动系统模型。采用多尺度法求解了该模型在主参数共振情况下的一阶近似解,得到了系统的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性。分析了非线性刚度、液压缸的粘性阻尼等参数对系统振动的影响,并应用相平面法,Poincare映射方法和最大Lyapunov指数方法分析了激励频率变化对液压非线性参激垂直振动的影响。分析结果为工程中解决液压压下系统的振动问题提供了一种参考。     

新型同位阻尼磁轴承模型及其特性研究

针对以往磁轴承转子系统的振动抑制能力不足的问题,对新型同位电磁阻尼和单自由度磁轴承转子系统进行了研究,提出了一种同位电磁阻尼并应用到抑制磁悬浮转子的振动中。基于以往阻尼力模型重新推导了同位阻尼力数学模型,考虑了线圈电流变化对阻尼力模型的影响,并利用磁矢位计算使阻尼力模型更加精准,分析了同位阻尼力在转子上的分布情况及与电流和位移的关系。将同位阻尼与单自由度磁轴承相结合,建立了新型同位阻尼磁轴承模型,利用该磁轴承模型对同位阻尼抑制转子振动能力进行了分析。仿真结果表明,新型磁轴承模型中的同位阻尼能够将转子最大振动位移偏差从无阻尼时的1.65×10-5m减小到2×10-6m,明显地减小了转子系统的位移偏差,能够达到增强磁轴承转子系统抑制振动能力的目的。     

通过整体叶盘切缝的振动抑制方法初探

针对航空发动机整体叶盘设计在进一步降低发动机质量、减少连接件复杂性的同时，也带来阻尼不足引起的振动问题，首先，提出了一种基于叶盘切缝并辅以填充物的方法，使系统在振动过程中产生非弹性碰撞能量损耗以及填充材料的阻尼损耗，从而为整体叶盘振动提供额外的阻尼；其次，建立了切缝整体叶盘与切缝填充后的时变参数动力学简化模型；最后，分别从仿真与实验的角度对切缝整体叶盘与切缝填充后的自由振动响应进行了分析，并利用希尔伯特变换法，识别了整体叶盘结构的瞬时频率以及瞬时阻尼比。结果表明，整体叶盘切缝的碰撞与填充物可以增加系统阻尼，能够起到抑制振动的作用。     

汽车发动机正时链带阻尼装置的横向振动分析

为了分析阻尼装置对汽车发动机正时链横向振动的影响,把阻尼装置抽象为单自由度的质量-弹簧系统,利用多自由度系统理论建立基于有限个集中质量分布的链传动横向振动模型,得到模型的振动微分方程.在此基础上,计算了固有频率和主模态,分析了阻尼装置安装位置对系统振型和阻尼装置质量、刚度对链传动横向振动频率的影响,提出了设计阻尼装置的几种措施.     

附加非线性阻尼夹层的间隙弹性机构减振分析

为了实现含间隙弹性机构低成本的振动控制,提出了部分附加约束阻尼合金夹层的方法.采用符合接触边界条件的非线性弹簧阻尼模型描述碰撞分离过程,建立了多间隙连杆机构的刚体动力学模型;用曲线拟合描述阻尼合金的损耗因子随应变变化的规律,在考虑剪切的基础上给出了依赖于应变和频率非线性阻尼本构关系式;在计入阻尼层非线性阻尼特性和普通材料结构阻尼特性的2节点10自由度的夹层单元模型的基础上,建立了部分附加阻尼合金夹层的系统运动弹性动力学方程.计算结果说明了所提方法对控制含间隙弹性机构的振动是有效的.     

电磁-碰撞复合阻尼振动系统建模与实验研究

提出了一种新型电磁-碰撞复合阻尼减振方法,通过理论推导,分别建立振动系统在碰撞阻尼和电磁-碰撞复合阻尼作用下的振动力学模型。通过搭建减振实验平台,分别测得相同初始位移激励下的自由振动、加碰撞阻尼的振动以及加电磁-碰撞复合阻尼的振动曲线,验证了理论计算的正确性。实验结果表明:与无碰撞振动相比较,振动系统能够在加碰撞阻尼和加电磁-碰撞复合阻尼两种条件下加快减小振动的振幅,其中加电磁-碰撞复合阻尼条件下振幅的衰减速度最快。实验结果验证了这种新型电磁-碰撞复合阻尼能够有效的提高衰减振动的效率。     

两颗粒弹塑性正碰撞的耗散模型

为了快速地得到颗粒碰撞后的运动状态,从而实现颗粒碰撞阻尼系统的整体仿真研究,建立颗粒在单个碰撞周期中的分段力学模型.该模型将颗粒的单个碰撞周期分为三个阶段,通过三个阶段的力学分析得出颗粒在关键节点的运动状态,最终得到颗粒碰撞后的反弹速度、碰撞过程中的恢复系数和能量损耗的解析表达式.随后采用有限元方法对两颗粒的弹塑性碰撞过程进行模拟,有限元分析结果与分段力学模型的结果吻合较好,证明了分段力学模型的正确性.最后应用此分段力学模型对颗粒的碰撞速度、颗粒材料参数包括屈服点、弹性模量、密度和颗粒大小对耗能效果的影响进行定量的分析计算.计算结果表明,材料的屈服点和弹性模量之比越小,碰撞耗能效果越好;同时,质量密度越大的材料,耗能效果也越好;在设计颗粒阻尼器时可以以此为原则选用碰撞伙伴的材质.以上研究结果可以用于颗粒碰撞阻尼系统的阻尼特性分析和整体仿真研究.     

弹性约束下颗粒碰撞阻尼器的理论与实验研究

为进一步研究弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振性能,提出了该阻尼系统的动力学模型,并模拟了该阻尼器对悬臂梁的减振效果。同时,对5种不同刚度的弹性约束颗粒碰撞阻尼器的减振效果进行了实验研究。结果表明：理论计算与实验的结果基本吻合,证明所建立的弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统的计算模型是可靠的;在弹性约束下的颗粒碰撞阻尼系统中,其刚度比对减振效果的影响是非线性的,且弹簧刚度对该碰撞系统的共振点存在影响。     

用滚压振动磨制备纳米氧化锌及其对甲基橙的光降解性能

采用滚压振动磨通过两种途径制备了纳米氧化锌,一种是在干法室温条件下直接将纯度为99%的普通商业氧化锌制备成纳米氧化锌,另一种同样是在干法室温条件下,首先利用滚压振动磨将金属锌制备成为尺度为3~5 nm的锌量子点,然后将其水解,得到纳米氧化锌(副产物为氢气)。同时,研究了所得纳米氧化锌对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:对于商业氧化锌,滚压振动11 h得到的粒径最小,形貌和尺度分布也最均匀,平均粒径为60 nm;当催化剂的用量为50mg时,甲基橙的降解率最高;由锌量子点水解得到的纳米氧化锌对甲基橙的光催化性能远远优于直接加工11 h的试样,降解率达到97.91%;而在同样的降解率条件下,前者具有更好的分散性。     

连续体机械臂振动特性研究

连续体机械臂的振动是制约其应用的重要因素,在不同的伸长量及不同的弯曲角度下,其振动的阻尼固有频率与衰减系数是不同的,且无法通过理论计算得出,这为连续体机械臂在运动中振动抑制带来了困难。本研究开发了可变长度的连续体机械臂实验平台,利用加速度传感器测量连续体机械臂在不同位姿时,对连续体机械臂末端给定牵引长度并释放时加速度,采用基于参数识别方法标定了连续体机械臂末端振动特性参数,标定了不同位姿参数下连续体机械臂的一阶阻尼固有频率与衰减系数,得到一阶阻尼固有频率与衰减系数关于连续体机械臂长度与弯曲角度的函数。结合加速度传感器所测连续体机械臂末端角速度得到了完整的连续体机械臂末端振动模型。最后通过实验对末端点振动模型进行验证,误差小于10%。     

颗粒阻尼技术及柔性带状颗粒阻尼器

介绍了一种新型的柔性带状颗粒阻尼器及其减振机制,为工程设计中的减少振动和降低噪声提供了有效途径.根据在振动控制领域利用外加耗能装置以耗散结构振动能量的设想,讨论了柔性带状颗粒阻尼器的构成并通过桁架模型的减振试验,验证了柔性带状颗粒阻尼器的减振效果.得出颗粒阻尼技术及柔性带状颗粒阻尼器是一种具有较大研究和开发空间的新产品...     

冷连轧机组耦合振动模型及影响因素分析

针对板带轧制过程轧机出现的垂直振动问题,分析轧机液压与机械系统耦合作用,建立4自由度轧机机-液耦合振动模型.研究前后张应力、压下制度和摩擦因数对轧机振动过程中轧制力的影响,构建轧机振动轧制力增量模型.基于振动系统正负阻尼对轧机振动的稳定性影响,提出用于表征轧机振动发生概率的振动系数指标与轧机稳定判别模型.同时选取现场典型规格产品为例,分析出轧制速度、压下制度、平均张力、乳化液流量、乳化液浓度和乳化液温度等关键工艺参数对振动系数的影响规律,并编制轧机振动系数计算软件,将其应用到某厂五机架冷连轧机组,验证了本文提出的振动判别模型的有效性.     

基于摩擦自激振动升频效应的超低频振动能量收集

低频振动在环境中广泛存在,针对目前低频振动能量收集效率低的问题,提出将外界低频振动转化成摩擦系统的自激振动,实现低频振动到高频振动的升频转换,以达到提高低频能量收集效率的目的 .为此,首先建立了集总参数模型,从理论上阐明低频振动能量收集方法的可行性,并分析模拟了该模型压电电压与功率的输出特性;其次分别设计了往复摩擦自激振动能量收集试验和压电悬臂梁碰撞能量收集试验,对比分析将低频振动转化为摩擦振动能否提高压电输出功率.试验与仿真结果表明,利用摩擦自激振动能够显著提升振动频率.摩擦自激振动电压幅值随着激励频率的增大而增大,与碰撞电压相比,其电压幅值较低,但是频率得到了大幅提升.由于频率的提升,压电振子的能量输出大幅提升,使得超低频振动能量收集性能明显提高.     

基于共振梁后节点小幅振动的能量转化

基于共振破碎机振动系统在工作中的减振分析,提出了共振梁后节点小幅振动的设想,并通过此设想圆满解释了碰撞过程中共振梁的振动形态变化和能量转化过程.利用ADAMS软件建立了系统的仿真模型,仿真结果表明碰撞过程中共振梁后节点作小幅振动,验证了设想的正确性.