气动式振动台理想激励信号的特性

气动式振动台是一类重要的可靠性振动强化试验设备,目前国内尚未对其关键技术及自主研发展开全面研究。根据薄板振动理论建立气动式振动台的力学模型,采用能量法(Rayleigh-Ritz法)分析和计算振动台面的固有频率和正则振型,将用于机械系统动力学分析的传递函数引入到振动台系统,推导气锤安装位置与振动台面任意响应位置之间的力―加速度传递函数,在此基础上,构建气动式振动台的动力学模型,揭示振动台面受到的激励力信号与其加速度响应信号之间的关系,针对振动台的“理想”加速度响应信号,进一步计算与之对应的“理想”激励力信号,并分析该激励信号的特性,为该类设备的性能改善乃至自主研发提供理论指导。     

气动式振动台性能对比仿真研究

气动式振动台是一类重要的可靠性强化试验设备,然而早期的气动式振动台本身存在设计缺陷,这限制了该类设备在可靠性强化试验中的进一步应用,从而使得气动式振动台的改进及研发成为必然。振动台面是整个气动式振动台改进及研发工作中不可忽视的因素,它能直接影响气动式振动台的振动剖面与谱形,进而影响试验效率。本文以振动台面为研究对象,应用大型有限元仿真分析软件MSC建立了具有不同形式工程台面的气动式振动台有限元模型,通过模态试验分析结果验证了有限元分析模型的正确性和建模方法的合理性。在此基础上,仿真分析了不同形式气动式振动台的动力学响应,结合低频能量和均匀性指标,建立了气动式振动台的性能评价准则,客观地评价了各类不同形式台面性能的优劣程度,得到了性能较优的工程台面形式,旨在为气动式振动台的性能改善乃至自主研发工作奠定基础。     

六自由度振动试验系统运动极限

针对六自由度振动试验系统的试验能力问题,对试验系统台面的运动极限情况进行分析.研究的振动试验系统由8个独立的电动振动台和一个台面组成,振动台和台面之间通过静压球形接头进行机械解耦.建立该振动试验系统的几何模型,采用斯图尔特平台分析方法,推导出台面位移和各振动台位移之间的关系.建立了一种优化计算方法,根据振动试验系统的参数计算出台面的极限位移,得到振动试验系统的最大试验能力;也可根据给定的试验条件要求计算出各振动台应具有的试验能力.此工作为此类型振动试验的实施提供了判断依据.     

基于MSC的气动式振动台台面性能研究

气动式振动台是一类重要的可靠性强化试验设备,然而早期气动式振动台振动信号的能量在频域内分布不均匀且低频能量较低,这限制了该类设备在可靠性强化试验中的进一步应用.以气动式振动台的关键部件--振动台面为研究对象,应用大型有限元分析软件MSC建立了气动式振动台的有限元模型,仿真分析了两类具有不同形式工程台面的气动式振动台动力学响应;结合低频能量和均匀性指标,建立了气动式振动台的性能评价准则,客观地评价了两类台面性能的优劣程度,从而形成了一套完整的台面性能仿真研究方法,为下一步进行气动式振动台的性能改善乃至自主研发工作奠定了基础.     

传递函数在气动式振动台动力学响应分析中的应用

针对一类新型可靠性强化振动试验设备——气动式振动台,根据矩形薄板横向弯曲振动理论,建立了气动式振动台的力学模型,采用能量法(Rayleigh-Ritz法)近似计算了振动台面的固有频率和归一化条件下的正则振型,并对数值计算结果进行了实验验证。在此基础上,考虑到实际气动式振动台复杂的激励载荷,即九个不同位置气锤产生的周期性激励信号,通过计算振动台面气锤安装位置(输入)与响应位置(输出)之间的传递函数,进一步研究了振动台面的动力学响应,并通过有限元仿真验证了本文的理论计算结果。研究表明:传递函数法是分析气动式振动台动力学响应的有效方法,且具有较高的计算精度。     

水下压缩气体储能管道振动特性分析

水下压缩气体储能作为一种柔性规模的储能技术，是向可再生、可持续能源结构过渡的新兴推动力。水下管道输气过程中经常发生液体积聚，从而促使管道内单相流转变为复杂的气液两相流。由于不稳定的两相流动与管道之间产生了耦合作用，引起管道振动，进而影响水下压缩气体储能系统的运行。基于ANSYS对储能管道和管道支撑结构进行了有限元分析。建立了有限元模型并对管道进行模态分析，通过对比有无流固耦合下管道的固有频率，得出流固耦合的存在会降低管道的固有频率。并进一步分析管道固定结构对管道振动特性的影响，对比3种不同固定方式，发现固支-固支支撑结构相对比固支-简支与简支-简支抗振效果好。     

海洋微结构湍流垂直剖面仪模态分析方法

给出了一种用于分析海洋微结构湍流垂直剖面仪流固耦合l阶湿模态的、简便的等效数值计算方法,提高了剖面仪的设计效率.在中国南海海域进行的海试实验表明,剖面仪样机能够实现海洋微结构湍流测量,获得正确的海域微结构湍流动能耗散率资料,证明了该等效数值计算方法用于指导剖面仪设计是可行的.     

空气式振动台静重平衡及控制

随着电液伺服方式应用于振动台之后,试件及振动台台面目益增大,质量也随之增加,有的已达数十吨之巨。为了平衡试件及台面的静重,使加振器的出力完全用于动态加振,各种静重平衡方案陆续出现。这里介绍的是一种由低压空气平衡试件及台面静重的方法。近年来,此法已在国外生产的电液伺服式模拟地震振动台中应用。这种方法就是在振动台下面安装一个或     

V_(726)随机振动台的改造

我厂1986年进口了一台英国LING公司产V_(726)随机振动台,主要用于航空仪表的可靠性振动试验.因其水平方向振动存在一定问题,故通常仅使用垂直方向振动功能.近年来,我厂产品需进行三方向振动试验,V_(726)不能满足要求.若购置一台三轴向振动台,不仅要花费大量资金,已将造成V_(726)随机振动台闲置.工厂决定改造V_(726)随机振动台.V_(726)振动台的台体可旋转90°进行水平方向振动,但存在两个问题.     

旋转锯片空气动力学噪声特性计算与分析

为分析旋转刀具在气流作用下的声学特性,基于多场耦合计算方程建立了流场-结构-声场联合仿真模型,通过弹性体与流场的动力学计算得到了结构强迫振动响应,利用边界元法将振动响应信息作为声学边界,获取了锯片的声场辐射信息,噪声预估值与实测结果吻合良好。研究了锯片旋转过程中周围流场媒介的层流、湍流特性对锯片振动的影响规律;揭示了流-固耦合作用对声场时域、频域影响作用机制;确定了锯片空载噪声辐射的方向特性;分析了锯片尺寸结构对噪声的影响规律,为低噪声锯片的设计提供了参考依据。     

水轮机的振动特性研究

以有限元的方法求解水轮机部件的流固耦合振动特性,给出了具有借鉴意义的结果以及应对水轮机振动所引发问题的相关对策     

大型混流式水轮机转轮叶片裂纹及其成因分析

大型混流式水轮机转轮计片裂纹故障是水电站普遍存在的问题，它严重影响了水电站的安全稳定运行。转轮叶片裂纹是多种因素综合作用造成叶片材料疲劳．导致叶片疲劳开裂。叶片的各种制造缺陷是裂纹萌生的始点，而各种水力激振因素引发的流固耦合共振是转轮叶片疲劳开裂的根本诱因。     

基于流固耦合的高压油管振动疲劳特性研究

以高压油管为研究对象,开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力,并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析,能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density,简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果,通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测,对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响,为后期高压油管的优化设计提供了指导。     

液压启闭机-闸门系统流固耦合振动仿真分析

通过对某水利工程液压启闭机-闸门系统进行三维建模,以流固耦合动力学为理论基础,在Ansys中采用流固耦合的方式对启闭机在水流冲击及液压脉动作用下的瞬态动力学计算,分析系统的振动响应。结果表明:液压启闭机-闸门系统振动随着闸门开度变大而减小,且在启闭机闸门开启前后振动趋势最明显。减少液压缸脉动压力幅值,可以有效减少系统振动。     

压气机叶片流固耦合的强度和振动研究

为了研究流固耦合场对叶片强度与振动参数的影响,采用流体动力学和有限元方法,对压气机叶片进行了单向流固耦合分析。通过软件之间的接口,实现压力场数据的传递,并对加载气动力后的计算模型进行强度分析和模态分析,得到压气机大小叶片的应力应变云图以及固有频率和相应的模态振型,计算比较了离心力、气动力对应力和固有频率的影响。计算结果表明,流固耦合对叶片的结构强度和模态振型影响较小。通过频率分析,找出了叶片的共振频率,从而为叶片的优化提供依据。     

三维转子密封系统气流激振的研究

提出了分析三维转子密封系统气流激振流固耦合作用的数值计算方法。首先建立三维转子密封流固耦合模型,然后直接数值求解密封流场的非线性气动力,形成了考虑流固耦合效应的转子密封气流激振问题的分析方法。数值计算表明,对应于不同的转速、压比和预旋,转子振动的各个频率成分的幅值不同,但始终存在着转子一阶临界转速频率成分,而且该成分的幅值随着转速、气流进口压力和正向进气预旋的增高而增大,与工程和试验中的密封气流激振现象有较好的一致性,捕捉到了密封气流激振的基本特性。     

水力机组流固耦合的数学模型

流固耦合具有强烈的非定常、非线性,因此黏性效应不可避免。文中基于有限元法建立水力机组流固耦合振动的控制方程。通过对现有代表模型的讨论和比较可以看出,文中导出的方程模型是目前较为完善的水轮机组部件流固耦合运动的非线性动力模型。最后分析用ANSYS软件进行流固耦合计算的可能性。     

大型轴流风机叶片的气动弹性数值分析研究

在叶轮机械的流固耦合中以弹性体流固耦合问题最具难度。在这类问题中,需要考虑叶片在运转过程中的弹性变形与振动对流场的影响以及振荡流场的反作用。以北京地铁18号专用轴流风机为例,在考虑叶片变形和流场之间相互影响的耦合状态下,探讨机叶片气固耦合问题的计算方法。采用CFX软件进行流场计算、ANSYS软件进行结构计算,以MFX- ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合分区法对风机叶片的气动弹性进行数值模拟分析。并与不考虑叶片弹性变形的情况进行对比,发现考虑气动弹性的最大应力几乎是不考虑气动弹性的最大应力的两倍,相应的安全系数相差较大,不考虑叶片的气动弹性容易高估叶片结构的安全性。分析考虑弹性变形对叶片结构安全性的影响,说明叶片的气动弹性分析的必要性和重要性。     

多维地震作用下砖石古塔动力反应耦联分析

古塔砌体抗拉强度低,在地震作用下结构极易开裂,引起刚度沿横截面分布不均匀,结构平面刚度中心偏离质量中心而发生运动耦联。为研究多维地震作用下古塔动力反应的耦联关系,依据兴教寺玄奘塔结构模型振动台试验结果,对比分析了古塔结构在双向及三向地震作用下加速度及位移反应的耦联效应随高度的变化规律,参照结构破坏现象针对地震反应耦联机制进行分析。结果表明:在多维地震作用下古塔结构开裂破坏后,平面刚度发生变化,引起动力反应耦联;结构加速度及位移反应耦联效应系数随着测点高度的变化规律基本一致,但沿不同方向动力反应的耦联特征略有变化,多数加载工况下动力反应耦联系数的最大值为1.2左右。研究结果可为砖石古塔地震反应分析结果修正提供参考。     

调节阀阀芯变开度振动分析

利用ANSYS软件建立丫可变压差下自动调节阀阀门内部流场模型以及阀芯模型，对流场和阀芯进行耦合力学分析阀芯的大位移运动，同时做实验验证此方法。用任意拉格朗日-欧拉（ALE）有限元计算方法分析流场。阀芯和流场有大位移运动的共同边界采用流体-固体耦合约束，并在计算中采用预测-多步校正算法，避免了反复迭代所导致的过大计算量。通过理论研究和实验发现，当由气动执行机构控制的调节阀开度调节时，阀芯有个振动的过程，且阀芯的振动是一种有规律的衰减振动。