螺栓连接鼓筒转子结构动力学特性分析

以螺栓连接鼓筒转子为研究对象,基于有限元软件,首先建立了减缩梁-壳-弹簧混合单元模型;其次通过仿真与实验的固有特性对比验证了减缩模型的准确性;最后分析了螺栓个数、螺栓松动、系统转速对螺栓连接鼓筒转子结构结合面的时变刚度和系统的响应特性的影响规律。研究结果表明:螺栓个数、螺栓松动与系统转速对连接结构的时变刚度和响应特性均有一定的影响,随着螺栓个数的增多,结合面连接刚度不断增大,系统的非线性特性不断减弱;螺栓松动导致连接刚度发生较大波动,并且随着松动个数的增多,系统非线性不断增强;随着系统转速的增大,螺栓连接时变刚度增大,但转速越高其刚度波动越大,导致系统非线性增强。     

振动环境中螺栓连接结构状态声发射试验研究

螺栓连接应用广泛,螺栓松动可能造成灾难性的后果。结合声发射技术,在振动台上进行螺栓连接状态检测初步试验。对试验中所采集的大量声发射信号进行分析,找出不同扭矩下螺栓连接状态所对应的信号特征,实现对连接螺栓松动状态的辨识。     

拉杆转子装配振动检测分形研究

针对单个螺栓预紧变化对篦齿盘振型无影响、通过统计分析振动响应信号时频域特征亦不能有效判断拉杆转子装配状态问题,提出利用分形理论分析拉杆转子装配振动检测信号新方法。通过拉杆转子装配振动检测试验获取振动响应信号,运用分形理论分析试验结果,分别计算三种螺栓预紧状态下矩形盒维数及多重分形谱参数,利用多重分形谱参数为支持向量机特征向量对拉杆转子装配状态进行模式识别。结果表明,拉杆转子螺栓松动时,振动响应信号的盒维数会相应增加,盒维数大于1.25时转子装配不合格。结合支持向量机用多重分形谱参数预测装配状态分类结果正确率达93.700 8%。     

输电铁塔双螺母防松螺栓横向振动试验研究

螺栓松动是强风区和舞动区输电铁塔横担损坏的主要原因,通过开展三种型式输电铁塔双螺母螺栓的横向振动试验,获得了双螺母螺栓的预紧力时程曲线,分析了上、下螺母安装扭矩比例对螺栓预紧力衰减特性的影响规律。下螺母与上螺母安装扭矩之比为25%时,普通双螺母螺栓的防松性能最佳。完成了输电铁塔横担在舞动工况下的横向振动试验,确定了铁塔横担螺栓松动顺序和松动位置的分布规律。舞动荷载作用下横担下平面螺栓易发生松动,其中下平面主材与固定端连接螺栓、横担端部挂点处杆件连接螺栓的松脱现象最为严重,建议设计时进一步提高横担下平面主材及斜材连接螺栓的防松性能。     

离心风机的减振问题探讨

离心风机的振动过大不仅影响自身的设备安全,也影响到电厂的安全运行。风机的制造质量,安装质量和运行维护是影响离心风机振动过大的三大因素,特别是安装的质量的高低直接影响到风机的振动大小。要减小离心风机的振动,必须在安装的各个程序影响离心风机:风机和电机轴不同心;风机转子不平衡;叶轮轴向晃动大;轴弯曲;轴承弹子油隙过大;轴承座地脚螺栓松动;电机地脚螺栓或台板连接螺栓松动;轴承座与其垫铁或垫铁与垫铁之间的间隙过大;电机台板与其垫铁或垫铁与垫铁之间的间隙过大以及电机四脚与台板之间有不接触者;转子与机壳摩擦;叶轮装反;叶轮与轴连接处松动;调节门开度方向不对;机壳因刚度不够造成机壳振动引起转子共振;基础刚度不够;地脚螺栓孔灌浆不密实使得地脚螺栓松动。     

电动车动力电池包螺栓连接振动松动研究

为提高电动汽车动力电池包振动安全性,更好地在开发前期预估和分析电池包结构连接可靠性和完好性,建立考虑螺栓连接因素的电池包振动性能仿真计算模型。并提出以螺杆单元轴向应力功率谱密度均方根作为电池包螺栓连接振动松动评估参数。从电池包随机振动环境下结构强度和螺栓振动松动性能研究获知:螺栓连接结构振动松动风险高于结构强度破坏,工程中不容忽视;并非电池包螺栓预紧力越大,结构性能越佳,需计算分析、合理匹配方可防止螺栓振动松动问题。上述研究对电池包结构设计和安全性评价具有实际意义。     

基于振动疲劳试验的复合材料螺栓连接预紧力松弛特性

在强迫弯曲振动试验的基础上,建立了基于模态参数(共振频率和阻尼比)表征螺栓连接结构动态性能的分析方法和试验测试手段;通过施加不同初始预紧力和激振频率,探究碳纤维/环氧复合材料螺栓连接预紧力松弛的时变行为及其影响因素。结果表明:在10h振动疲劳过程中,螺栓初始预紧力越小,激振频率越大,连接件预紧力松弛程度越大;振动疲劳损伤会导致连接结构刚度衰退、阻尼增加;复合材料螺栓连接松弛受到材料黏弹性以及界面摩擦的共同影响,其中约50%的松弛是由复合材料黏弹性效应引起的。      

带碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型

建立了含转子不平衡-松动-碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型.在模型中,充分考虑了转子系统的不平衡、基础松动及转静碰摩故障的耦合;对滚动轴承模型,充分考虑了轴承间隙、轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由轴承支撑刚度变化而产生的VC（varying compliance）振动.运用数值积分方法获取了系统响应,并利用振幅-转速曲线图、分叉图、相平面图、频谱图、Poincaré截面图和轴心轨迹图研究了系统的分叉与混沌运动,分析了旋转速度、碰摩刚度、转子偏心量、轴承座质量、轴承座与机匣间的连接刚度以及机匣与基础间的连接刚度对系统响应的影响,得到了在不平衡-松动-碰摩故障耦合下的转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力响应规律.     

螺栓连接对高压转子结合面弯曲刚度的影响

研究螺栓连接特性（如螺栓个数和预紧力大小）对航空发动机高压转子连接结构弯曲刚度的影响。首先建立螺栓结合面精细化有限元模型,利用ANSYS软件对不同螺栓个数和不同预紧力条件下结合面弯曲刚度进行仿真计算。之后,在MATLAB中对仿真结果进行曲线拟合,结果显示弯曲刚度与形变量之间可表示为双指数形式,螺栓个数和预紧力大小决定了方程系数。同时,提出“等效刚度系数”的概念来模拟高压转子螺栓连接装配技术。最后,通过实验对仿真结果进行验证,实验得到的形变量-刚度曲线与仿真结果一致。结果表明,得到的弯曲刚度和形变量之间的双指数函数关系有助于航空发动机的设计工作,提出的“等效刚度系数”可以较好地评价螺栓结合面的刚度特性。     

船用柴油机机体组合结构模态分析方法

利用数值试验方法验证包括柴油机机座、机架、气缸体、扫气箱、空冷器等有限元模型简化的合理性。通过螺栓连接板件的模态试验验证有限元法模态分析中螺栓连接处理方法的可靠性。在此基础上建立包括以上各部件的某大型船用6缸柴油机机体组合结构有限元模型。通过对整体结构模态分析,找出整机刚度局部薄弱部位和整体固有振型。为大型船用柴油机设计人员在设计阶段,预报和预防整体结构振动提供一较为简便的方法。     

基于内积矩阵及卷积自编码器的螺栓松动状态监测EI北大核心CSCD

螺栓连接结构中的螺栓松动容易导致结构失效,如何对结构中的螺栓松动状态进行监测是当前研究的一个热点。该文利用环境激励下结构振动响应的相关性分析,结合深度学习技术,研究了一种联合使用内积矩阵(inner product matrix,IPM)和卷积自编码器(convolutional autoencoder,CAE)的神经网络模型,即基于内积矩阵及卷积自编码器(inner product matrix and convolutional autoencoder,IPM-CAE)的深度学习模型。通过对螺栓连接搭接板的螺栓松动状态监测的试验研究,验证了该方法的可行性及有效性,并与使用IPM的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、堆栈自动编码器(stack autoencoder,SAE)及胶囊网络(capsule network,CapsNet)相比,IPM-CAE方法具有较快的网络训练收敛速度和较高的识别精度。     

叉车振动仿真及发动机总成悬置优化

利用ADAMS软件建立某型叉车整车在怠速工况下的振动仿真模型,并进行实验验证,实验表明通过采用对连接螺栓的柔性化方法可以有效提高叉车仿真模型的准确性。在此基础上利用ADAMS试验设计方法,对整车动力总成悬置刚度阻尼匹配进行优化,结果表明通过刚度阻尼的合理匹配能在一定程度上改善整车车架上的振动情况。     

基于时频分析的高温振动环境螺栓连接件松动判别

针对某型复合材料螺栓连接件,研究其在高温环境下的振动特性,为表征其松动特性提供理论和试验依据。利用振动控制系统,温度控制系统和非接触式激光测量系统实现了1 000℃高温环境下的复合材料螺栓连接件振动试验。并利用短时傅里叶方法提取高温环境下的振动响应特征量,结合复合材料连接件的振动基频,二倍频幅值和二倍频与基频幅值的比值对连接结构的松动状态进行综合评判。试验结果表明,在连接件宏观松动现象非明显情况下,所提评判方法能够综合评估复合材料螺栓连接件在高温振动环境下的松动特性。     

考虑结合面影响不同螺栓松动状态的机匣模态分析

以航空发动机机匣为研究对象,在接触问题有限元分析的基础上,研究结合面非线性特性对机匣动态性能的影响,分析不同松动状态下机匣模态变化规律。首先进行考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明结合面非线性特征对机匣各阶固有频率有重要影响;然后采用单变量法研究不同松紧程度对机匣振动特性的影响,发现各阶固有频率随螺栓的预紧力矩增大而增大,趋向刚性时固有频率,且对于螺栓连接处模态振型变化大的阶次,其固有频率变化尤为显著。最后,研究松动螺栓数量和分布位置对机匣振动特性的影响,松动螺栓增多会导致各阶固有频率略微下降,随着松动螺栓分布的集中,机匣固有频率呈下降趋势,松动螺栓位置分布主要是通过改变各螺栓在结合面上的应力区域之间的重叠区域大小来影响机匣振动特性。     

某车型摆臂与副车架连接前点异响问题研究

该文针对公司某车型摆臂与副车架连接前点出现的异响问题,通过CAE仿真分析、扭矩检查以及路试试验,找出了异响问题的根本原因是螺栓扭矩衰减,导致预紧力不足,螺栓松动,并通过采用扭矩-转角法提高了螺栓预紧力,成功解决了异响问题。     

柔性联轴节在减小转子系统扭转冲击运动中的作用

通过对大型振动磨机运动特性的研究分析,把其旋转系统简化为由两个柔性联轴节连接的三转子系统。建立了柔性连接的三转子系统在冲击转矩作用下的运动方程,对方程求解得到了柔性连接转子系统的扭转冲击响应。通过对冲击响应随柔性联轴节扭转刚度和阻尼变化规律的讨论分析,发现减小柔性联轴节的扭转刚度和增大柔性联轴节的阻尼,可以减小转子系统的扭转冲击响应。     

考虑滑动轴承的轮毂电机扭转振动特性分析

针对轮毂电机多参数机电耦合振动问题,建立轮毂电机六自由度耦合振动模型,识别了滑动轴承油膜刚度阻尼、广义电磁力、定子轴系刚度和螺栓连接刚度。基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真计算模型,求解轮毂电机在电磁力作用下的耦合振动响应,研究结果表明:永磁体磁场和电枢反应磁场相互作用产生的电磁力会导致定子产生新的扭振峰值。通过对比不同转速下电机的扭转振动响应,发现轮毂电机在低速区扭转振动幅值更大,为解决电动车的低速抖动问题提供了新的思路。     

配合方式对复合材料单钉单剪螺栓连接接头刚度的影响及其机制

针对单钉单剪复合材料螺栓连接,研究了间隙与干涉2种配合方式对接头刚度的影响及其机制。通过与试验结果的对比,验证了所采用的有限元方法的有效性。结果表明:对于复合材料单钉单剪螺栓连接,间隙配合导致接头刚度变小, 3%钉直径的间隙量导致接头刚度下降16%~17%,并且随着间隙量的增大,接头刚度基本呈线性下降;而对于装配过程中没有产生孔边分层损伤的干涉配合连接件, 0.5%钉直径的干涉量使得接头刚度增加了约15%。配合方式不同,连接件孔周接触应力峰值方向及厚度方向接触应力分布不均匀的程度不同,进而影响了接头刚度。      

控制点选择对试件振动试验响应结果的影响

以某仪表板模拟件为例,通过选取不同控制点对其进行随机振动试验,研究了控制点对该模拟件试验结果的影响。结果表明,对于仪表板等薄板状螺栓连接结构,由于自身弯曲刚度较低,在工作频率范围内极易发生共振,同时受到螺栓连接刚度的影响,使得不同控制点作用下结构的识别共振频率、响应峰值以及加速度均方根值等响应特性存在较大差异,而且个别控制点会出现控制超差现象,结合有限元计算可知,超差出现的主要原因是由于模拟件在超差频段存在较强的共振模态以及本身结构品质因子太大所致。合理选择控制点对于正确认识结构动态特性具有重要意义。     

梁柱端板连接节点初始转动刚度计算模型

应用组件法建立了端板连接节点初始转动刚度计算模型,考虑了端板受弯、柱翼缘受弯、螺栓受拉、柱子腹板受剪、柱子腹板受压和柱子腹板受拉变形对连接节点转动刚度的影响。基于板壳理论计算端板和柱子翼缘的弯曲变形,给出了不同加劲肋设置情况下的刚度计算公式;根据有限元分析结果,把柱子腹板受压刚度计算采用的有效宽度和EC3建议的承载力计算有效宽度统一;在计算螺栓刚度时,考虑了因螺栓预拉所挤紧的周围板件对螺栓变形的影响。该文模型和试验结果及已有模型进行对比,表明该计算模型不仅能精确计算节点的转动刚度,且相对于现有的分析模型更为简便、准确,便于实际工程中应用。