齿轮箱吊杆节点刚度对轴箱内置式高速列车驱动系统动态特性影响研究

为探明齿轮箱吊杆节点刚度对驱动系统悬挂节点力和驱动系统振动加速度的影响规律,以某型轴箱内置式高速动车为研究对象,基于多体动力学理论,建立了考虑驱动系统和齿轮啮合的车辆系统动力学模型,研究了齿轮箱吊杆节点刚度对齿轮箱吊杆节点力、电机吊点力、齿轮箱车轴铰接力、车辆平稳性和驱动系统振动加速度的影响.研究结果表明：由于1、2位驱动系统的齿轮啮合力方向不同,1位驱动系统悬挂节点的垂向力比2位驱动系统悬挂节点的垂向力大.齿轮箱吊杆节点刚度在1～30 MN/m增大时,1位齿轮箱吊杆节点力增大,1位电机吊点力减小,1位齿轮箱车轴铰接纵向力增大、横向力减小;2位齿轮箱吊杆节点力增大,2位电机吊点垂向力增大,纵向力和横向力减小,2位齿轮箱车轴铰接纵向力减小,横向力增大.齿轮箱吊杆节点刚度在30～100MN/m增大时,各悬挂节点力变化不明显.此外,车体的平稳性指标、电机和齿轮箱的振动加速度受齿轮箱吊杆节点刚度变化的影响较小.     

转向架齿轮箱吊杆的优化设计

针对某转向架齿轮箱吊杆开发设计过程中吊杆原始结构工作安全因数过大的问题,为进行轻量化设计,基于OptiStruct采用拓扑优化结合自由形状优化的方法对吊杆进行优化设计.优化后吊杆的质量减轻约38.3%,其工作安全因数和刚度满足要求.     

动车组齿轮箱箱体模态分析研究

针对动车组的齿轮箱箱体出现裂纹,严重威胁到高速动车组的安全运行问题,首先建立齿轮箱箱体有限元模型,采用Block Lanczos运算法提取模态参数;其次通过搭建齿轮箱箱体试验提取模态平台,采用有效独立平均加速度幅值法选取测试点,用力锤试验提取箱体模态参数;最后通过仿真与试验结果研究齿轮箱箱体的振动特性。结果表明:仿真与模态试验提取的固有频率,相对误差基本控制在4%~6.5%之间,相对误差数值均满足工程试验要求,表明了有限元模型具有较高的可行性,能更好地反应齿轮箱箱体的质量和刚度分布。从齿轮箱箱体的振型图中可以看出振型变化幅度基本一致,表明齿轮箱模态Block Lanczos运算法仿真达到了准确效果。在优化齿轮箱箱体结构并对其性能做出评价时,该模型可以提供参考,尽量避免随机激励所对应的固有频率和箱体的固有频率一致,从而导致箱体产生共振。     

基于有限元法的齿轮箱辐射噪声预测与分析

利用有限元分析软件ANSYS对齿轮箱系统在齿轮啮合激励力作用下的动态响应进行计算,提取齿轮箱表面选定区域网格节点的法向振动速度.利用节点法向振动速度的均方根值对选定区域以及箱体各表面的辐射噪声进行预测,得到辐射噪声的声压级与声功率级.通过与实测数据进行对比,证明预测结果与实测结果基本吻合.     

Abaqus重启动分析技术在风力机齿轮箱弹性支撑强度分析中的应用

齿轮箱弹性支撑强度分析系统大、组件多、网格多和工况多,常规的有限元分析时间很长、效率很低.采用Abaqus的重启动分析技术,对风力机齿轮箱弹性支撑进行强度分析,将复杂分析工况进行简化,大大地缩短分析时间,提高分析效率,且对分析精度没有影响.     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

多跨下承式拱桥面内全局动力学理论与自由振动研究

为弥补高维工程结构有限元分析对结构参数优化设计等的局限,本文基于欧拉伯努利梁理论与传递矩阵法,研究大跨度拱桥面内自由振动问题.首先,基于多跨拱桥的刚度分析,建立系统的全局动力学模型.其次,基于传递矩阵法建立系统的全局动力学理论,最后,以一座四跨下承式拱桥的平面力学模型,求解其面内自由振动时的固有频率与振型,并将所得结果与用同样参数建模的有限元分析结果对比,证明本文所建理论对求解该类问题的有效性与精确性.此外,通过整桥各跨矢跨比、吊杆截面面积、拱肋惯性矩等的多组参数组合分析了该系统面内自振频率的分布规律.结果表明：随着拱桥矢高增大,系统固有频率减小,因拱桥质量的快速增加,对整桥面内刚度影响显著;增大吊杆截面面积可在一定程度内增大拱桥的面内刚度,导致系统频率在一定范围内增大,且观察到Veering现象.     

风力发电机组圆柱齿轮的油温故障分析

为了提高风力发电机组齿轮箱工作的可靠性,研究了其油温高的故障特性.综合利用传热学、摩擦学和齿轮啮合理论,建立了圆柱齿轮传动三维热分析有限元模型.采用有限元法.计算在油温高故障状态下运转的圆柱传动齿轮温度分布、热变形和热应力.分析了双圆柱齿轮温度场和热变形的变化规律,并计算了齿轮频率和变形.求解结果显示出了风力发电机组齿轮箱在正常工作和故障频率情况下的形状、位移和等效应力的变化.该研究结果对其故障诊断具有一定的参考价值.     

外部激励对齿轮箱系统振动能量传递特性的影响

针对齿轮箱的振动噪声控制问题,分析了外部激励对齿轮箱非线性系统振动能量传递特性的影响。采用子结构综合法,建立了齿轮箱非线性耦合系统的动力学模型,计算了耦合系统振动能量传递函数;采用数值求解方法,对齿轮箱非线性系统动力学模型进行求解,建立了系统的状态空间方程,并利用MATLAB对该状态空间方程进行了数值仿真。基于MATLAB,对具有对称结构的齿轮箱系统进行了数值仿真,研究了外部激励对系统振动能量传递特性的影响。该系统为齿轮箱振动噪声控制提供了新的理论依据。     

基于Kriging模型的高速列车齿轮箱箱体裂纹识别

齿轮箱作为高速列车走行部的关键部件,其箱体结构的性能时刻关乎着列车运行安全性.裂纹作为一种重要且常见的结构损伤形式,其存在与否以及损伤情况对结构的性能有着极其重要的影响.基于此,提出了一种基于Kriging代理模型的非运行条件下高速列车齿轮箱箱体裂纹识别方法.利用拉丁超立方取样抽取裂纹参数样本,通过有限元分析计算得到相...     

The simulation of sheet metal forming processes via integrating solid-shell element with explicit finite element method

Solid-shell elements can be seen as a class of typical double-surfaced shell elements with no rational degrees of freedom, which are more suitable for analyzing double-sided contact problems than conventional shell elements. In this study, a solid-shell finite element model is implemented into the explicit finite element software ABAQUS/Explicit as a user-defined element, through which the sheet metal forming processes are simulated. The main feature of this finite element model is that the solid-shell element formulation is embedded into an explicit finite element procedure, compared to the previous studies on the solid-shell elements under the implicit finite element framework. To obtain a straightforward element, a complete integration scheme is adopted. No loss of generality, a twelve-parameter enhance assumed strain method is employed to improve the element’s behavior. Two benchmarks from the NUMISHEET conference and a U-channel roll-forming process are simulated with this explicit solid-shell finite element model. The calculated results are comparable with experimental and numerical results presented in the literatures.     

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态,验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果,与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等,验证基于有限元法模型的正确性和有效性,为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.     

900 t 移梁机结构有限元仿真分析

为保证900 t 移梁机的作业安全,利用ANSYS 有限元软件建立移梁机整体空间模 型,基于作业工况进行有限元分析。介绍了900 t 移梁机的结构组成、功能特点和作业工况,提 出了移梁机有限元模型的建模原则与方法。结合各种作业工况进行移梁机有限元仿真分析,得到 不同工况下等效应力和结构变形云图,并将仿真计算结果与试验数据进行了对比分析。结果表明, 利用上述建模原则得到的有限元仿真分析结果与试验数据较为吻合。最后分析了个别有限元结果 与试验数据存在偏差的原因。研究结果可为移梁机的设计制造提供借鉴指导。     

民用飞机结构强度设计中的全机精细有限元 分析技术及其应用

借助大型计算机云计算资源,最大程度地保留结构细节特征进行全机精细有限元建模,并应用于大型民用飞机全机静力试验数值模拟仿真计算。全机精细有限元模型仿真数据与试验数据的对比结果表明：与传统的内力求解等效刚度有限元模型相比,精细模型在结构应力、稳定性和连接强度的计算精度方面具有独特优势。对全机精细有限元模型的建模特点、精度优势和技术难点进行剖析,探讨其在民用飞机结构强度设计中的应用前景。     

Analysis of a fully bolted moment connection using NONSAP

An analysis of a fully bolted steel beam-to-column moment connection using nonlinear finite element program NONSAP is presented in this paper. The entire assembly of the connection is modeled using two-dimensional isoparametric elements and bar elements. The test results of the full scale specimen are used to calibrate the finite element model. It is shown that the behavior and strength of fully bolted moment connection can be predicted using the proposed finite element model.     

水工弧形闸门结构的APDL建模方法

针对水工弧形闸门结构有限元分析过程中建立几何模型和有限元模型过程不清晰、方法不高效 及质量不高问题,采用通用有限元计算软件 ANSYS 中 APDL 参数化语言给出快速建立弧形闸门高质量几何模 型和有限元模型的具体思路和相应 APDL 命令。确保了几何模型的真实性、有限元模型的正确性、边界条件的 恰当性、分析结果的合理性。进而解决了弧形闸门有限元分析过程中的关键技术问题,提高了闸门设计质量; 基于参数化建模能准确快速修改闸门设计中的相关参数,提高了闸门设计效率;为同类型闸门结构高质量设计 和分析提供借鉴作用;同时为完善、丰富现行闸门设计规范奠定技术基础。     

脉冲等离子体推进系统模态分析和试验验证

利用HyperMesh建立脉冲等离子体推进系统的网格模型,应用Abaqus完成模态分析,采用力锤法进行模态试验,得到脉冲等离子体推进系统的模态和振型。有限元分析和试验测试数据的对比结果表明,脉冲等离子体推进系统有限元模型的模态与实际产品的模态误差在2%以内。分析结果验证推进系统有限元模型的合理性,可为后续正弦振动、随机振动和冲击谱响应分析的正确性提供保障。     

Finite element model updating of honeycomb sandwich plates using a response surface model and global optimization technique

Honeycomb sandwich plates are used widely in the aerospace industry. Building accurate finite element models of honeycomb sandwich plates is necessary for analyzing and optimizing the microvibration that occurs in spacecraft. This study investigated two types of finite element dynamic models of honeycomb plates: a sandwich shell model and a shell-volume-shell model. Two response surface model-based optimization methods and a particle swarm optimization method were compared for updating the finite element models. Finally, we validated the accuracy of the two optimized honeycomb sandwich plate finite element dynamic models by comparing the results obtained by the frequency response functions with experimental data.