对接仿真试验台对接动力学的数值仿真研究

为检验对接机构性能,研究对接过程动力学,根据我国对空间对接任务的要求,设计了全物理仿真试验台。建立了对接仿真试验台对接过程捕获阶段的对接动力学数学模型,通过仿真分析,得到了各种对接初始条件下试验台的相互作用力、力矩等参数。仿真结果表明在给定的对接初始条件下对接机构均能成功捕获,得到的作用在试验台上的作用力和力矩,为试验台的设计提供了依据,同时仿真结果可以验证对接机构缓冲系统的设计参数及对接策略。     

多管火箭总传递方程自动推导和动力学可视化仿真方法研究

多管火箭系统总传递方程的自动推导和动力学快速计算是多管火箭系统动力学设计的关键。针对某新型多管火箭,建立多管火箭多体系统发射动力学模型及其拓扑结构,根据符号约定和各元件传递方程,建立了某多管火箭系统总传递方程自动推导方法,提高了多管火箭多体系统建模效率和程式化水平。建立了多管火箭系统动力学可视化仿真系统,实现了新型多管火箭动力学快速可视化仿真,并得到了试验验证。为新型多管火箭动力学设计提供了理论基础。     

基于刚柔-机电耦合的机床直线电机进给系统动态性能仿真研究

以某新型直线电机驱动的车铣复合机床Z轴进给模块为研究对象,在多刚体动力学仿真模型的基础上,考虑导板柔性和结合面参数,构建了Z轴模块刚柔耦合模型,采用快速正弦扫描实验对仿真模型进行了实验验证。进一步,将直线电机伺服控制系统考虑进来,提出了一种综合考虑刚柔—机电耦合作用的数控机床进给系统动态性能研究方法,并对其进行仿真分析。仿真结果表明,机床机械结构和伺服控制系统共同对机床进给系统的动态性能产生了重要的影响。     

履带车辆紧急制动动力学仿真分析

摘 要：基于虚拟样机技术,用ADAMS/ATV模块建立了某型履带车辆的紧急制动动力学模型。通过实车的行驶试验和紧急制动试验对模型进行了VV&;A验证,结果表明所建动力学模型在反映履带车辆行驶及紧急制动动力学行为方面能够满足工程分析的需要。将其作为分析平台,对履带车辆进行了紧急制动动力学仿真分析,分析了3-6档平均车速下紧急制动的动力学响应;并通过紧急制动仿真实验得到了履带车辆的制动特性图。     

有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性

建立多种车辆和护栏有限元仿真模型,运用多次碰撞试验数据对仿真模型计算结果进行比对,对采用有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性进行分析。研究结果表明,仿真计算可以得到车辆行驶轨迹、结构防护导向、乘员风险和动态变形等护栏安全评价的各项指标,仿真结果与试验结果一致,误差在10%以内,验证了建模方法的正确性,运用有限元仿真方法评价护栏安全性能具有较高可行性。强调运用评价护栏安全性能的仿真模型须通过碰撞试验校核,同时建议通过法规和准则对从事护栏评价CAE工程师进行职业管理。     

电机传动机构动力学建模、仿真与实验验证

摘要：建立正确的电机动力学模型是分析系统稳定性和动态特性的基础。考虑到用电设备工作时的脉冲电流是发电机传动机构扭转振动的主要激励源,利用集中参数法建立了某型交流发电机的动力学模型,并在MATLAB环境下对其进行动态仿真分析,得到脉冲电流作用下弹性轴冲击扭转振动的力矩曲线与扭转角曲线。通过对仿真结果的对比分析,发现适当增大弹性轴的轴径,可以有效缓解弹性轴扭转力矩的振动峰值,并提高系统的频率裕度。最后,通过动态测试实验,验证了电机动力学模型与仿真结果的有效性。     

柔性多体系统碰撞动力学研究

摘 要：针对工程中常见的柔性多体系统碰撞过程,详细的分析了柔性多体系统的接触碰撞条件,基于非线性等效弹簧阻尼模型建立了柔性体的碰撞模型,并基于库仑摩擦模型考虑两体碰撞时的切向摩擦作用。在此基础上把柔性体碰撞模型综合到柔性多体系统动力学方程中,建立了含接触碰撞的柔性多体系统动力学模型,此模型适用于一般含碰撞的多体系统。仿真算例以柔性梁在重力场中的接触碰撞过程为对象进行动力学仿真,研究柔性梁碰撞前、碰撞过程及碰撞后的动力学特性和动态响应,以及碰撞过程碰撞力的变化规律,并与刚性梁在重力场中的接触碰撞过程进行详细的比较和分析,结果表明基于非线性等效弹簧阻尼模型建立的柔性多体系统碰撞动力学模型可以有效的分析接触碰撞过程的动力学性能,验证了模型的有效性和正确性。     

含持续预载的旋转弹簧振动系统键合图建模与仿真*

针对键合图难以表达的弹簧初始载荷的添加和保持问题,以含持续预载的旋转弹簧振动系统为研究对象,用两个容性元件描述含持续预载的弹簧,根据振动系统的拉格朗日方程,建立整个系统的键合图模型,采用20 - sim仿真软件对含有持续预载和不含持续预载的模型分别进行仿真,研究其对质量块振动特性的影响,为验证键合图模型的正确性,运用ADAMS软件对系统进行动力学仿真,两种软件仿真结果进行对比,验证含持续预载的旋转弹簧振动系统键合图模型的正确性.     

流体引起的空调管路振动分析与实验研究

结合流体动力学和结构动力学分析了空调室外机管路系统由流体引起的振动问题。采用有限元方法建立了管路系统的动力学模型,并通过模态试验验证了模型的准确性。使用流体动力学方法分析了管内流场,获得管道内壁的表面压力,并以压力作为激励,结合实验验证后的管路动力学模型进行了谐响应分析。通过管路ODS(Operational Deflection Shapes)实验,验证了由流体引起的管路振动分析方法的可靠性和有效性。研究表明:管路理论模态分析与实验结果基本吻合,确保建立的动力学模型的准确性,为后续分析的准确度提供了基础;管路振动分析与ODS实验对比结果在低频段理论与实验吻合较好,而在高频段误差较大。分析了误差产生的原因,为后续研究指明了方向。     

直升机抗坠毁试验假人下肢动力学性能的计算机仿真研究

下肢动力学性能研究是直升机抗坠毁试验假人研制过程中的重要课题。在对直升机坠撞事故中飞行员下肢损伤分析的基础上,通过建立具有我国50 th百分位飞行员参数特征的假人下肢有限元模型,按试验要求对下肢动力学性能进行仿真分析;将仿真结果分别与假人下肢动力学性能参考指标及试验结果比较,发现该下肢模型具有较好的生物拟合性,表明采用有限元法对假人下肢动力学性能分析的有效性和可行性。由于直升机坠撞事故中人体下肢损伤形式较复杂,该研究对将来能实现多方位碰撞损伤评价的假人下肢动力学性能研究具有一定指导意义,对假人其他部位动力学性能的仿真研究也具有重要参考价值。     

PMSM馈能系统硬件在环仿真研究

为对电动汽车动力电机馈能效率进行研究,方便馈能效率的测量,提出一种基于滑模控制算法的PMSM(permanent magnet synchronous motor)馈能研究方法,即通过控制电动机的输入电压与电流来驱动相同性能的电动机发电。首先以馈能理论为基础,建立包含滑模变结构控制、空间矢量、PMSM等模块的PMSM馈能系统仿真模型,并进行离线仿真分析。结果表明:采用所提出的馈能方法可达到70%左右的馈能效率,具有一定的可行性。同时,建立PMSM馈能系统dSPACE硬件在环试验平台,对其进行硬件在环试验验证。试验结果表明:电动机馈能效率在60%~80%的范围内,与离线仿真所得结果较为接近。这不仅验证了所建立的馈能仿真模型的正确性,且进一步证明了纯电动汽车动力电机自身馈能在节能方面的可行性。所提出的馈能方法能够为目前现有馈能方式提供更多选择,硬件在环试验研究也能够为后续的PMSM台架和实车试验研究提供一些技术支持。     

Stewart式六维力传感器轻量化设计

空间复合力测量是空间感知技术的重要发展方向之一。六维力传感器作为主要的空间复合力测量装置,被广泛应用于火箭发动机推力测试、航天器对接等领域。目前,轻量化已成为六维力传感器的主要研究方向之一,但由于其设计指标多且各项指标间存在相互制约,故采用理论推导、数值仿真及实验验证相结合的方法进行研究。首先,利用螺旋理论建立Stewart式六维力传感器在理想条件下的力映射模型,通过求解综合性能目标函数来确定其各向同性度理论最优时的结构参数。然后,利用ABAQUS有限元分析软件构建Stewart式六维力传感器仿真模型,并对其初始样机的质量、刚度、强度和灵敏度进行了详细分析;在此基础上,分析了上、下加载盘主要结构参数对传感器质量、刚度和强度的影响,进而对加载盘结构参数进行了优化并设计了一种具有正四面体特征的半球形减重结构,实现了传感器的轻量化设计。最后,对优化后Stewart式六维力传感器的性能进行了仿真分析和实验验证。结果表明,基于多目标参数优化结合数值仿真、实验验证可有效提高设计效率和降低设计成本;所设计的减重结构可有效改善Stewart式六维力传感器的质量分布和提高其质量利用率,优化后传感器的质量减小了17.65%且综合性能优异。研究结果可为六维力传感器的轻量化设计和综合性能优化提供参考。     

基于多体动力学的尾撬缓冲器动态性能研究

为了获得民机尾撬缓冲器吸能功量特性,提出了一套结合理论分析、协同仿真及试验验证的系统分析方法。以缓冲器理论分析模型为基础,建立了包含缓冲器动力学和液压系统的协同仿真模型;规划并实施了相应的落震仿真试验,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证了仿真模型的有效性和分析方法的可行性;详细讨论了不同充气压力和投放高度等关键参数对缓冲器动态性能的影响,总结了缓冲器功量、最大行程及最大轴向力随相关参数的变化规律。分析方法和结论可用于指导尾撬缓冲器的设计和选型,对民机的试飞工作具有一定的参考价值。     

侧吸式油烟机包装件的跌落分析及优化设计

目的基于侧吸式油烟机包装件的跌落试验与仿真研究,对侧吸式油烟机缓冲包装的结构进行改进设计。方法首先对侧吸式油烟机包装件进行原方案的跌落试验,然后运用Pro/E软件建立三维模型,并利用Workbench和LS-DYNA软件进行跌落仿真分析,最后结合跌落试验与仿真结果,改进缓冲包装的结构设计,进行仿真验证。结果通过跌落试验,观察到底面和侧面衬垫以及油烟机机体都发生了损坏,得到了支撑架零件各个跌落工况的冲击加速度值。对比跌落试验和仿真分析结果,两者误差在9%以内。结合试验与仿真分析结果,对原设计方案进行改进并仿真验证,得到原方案从初始速度值2.97 m/s衰减到0所需的时间为10.3 ms,最大加速度值为43.10g,改进方案的初速度衰减到0需要14.5 ms,最大加速度值为33.41g。结论运用试验和仿真的方法对侧吸式油烟机包装件进行评估,验证仿真结果的有效性,利用仿真分析法指导缓冲包装改进设计,此思路能够为后续类似的缓冲包装设计提供参考。     

基于刚柔耦合建模的齿轮箱动力学仿真与实验研究

运用LMS Virtual.Lab建立了齿轮传动系统多刚体模型,通过仿真计算获得了齿轮副的时变啮合刚度,并与运用有限元法仿真计算得到的齿轮副时变啮合刚度进行了对比。考虑齿轮箱体柔性化,通过对刚柔耦合模型进行动力学仿真分析,在获取箱体Craig-Bampton模态的基础上,建立了箱体-轴承-齿轮耦合动力学模型。计算获取了齿轮副动态啮合力、齿轮箱体表面振动响应云图以及关键点的振动加速度、速度和位移,并开展了台架试验和验证分析。结果表明,运用刚柔耦合法仿真得到的齿轮啮合力以及齿轮箱体动态响应,其能量主要集中在齿轮啮合频率及其倍频处,运用刚柔耦合法仿真结果与实验结果在振动加速度以及振动位移方面有良好的一致性,验证了齿轮系统刚柔耦合模型的正确性。     

Homogenization of hardness distribution and distortion in high pressure gas quenching

Quenching with gases rather than oil or other liquid media has the advantages of reducing the risks concerning health and environment, while simultaneously homogenizing the quenching results and minimizing distortion due to a wide range of possible process parameter variations and the pure convective heat transfer. In this contribution, a coupled solution for increasing homogenization of quenching results within high pressure gas quenching will be presented. In the first stage, an experimental test facility was set up for flow investigations and in the second stage a numerical simulation model was generated. The numerical and experimental results of the flow through the chamber were compared for several boundary conditions. Finally, after complete verification of the simulation, the model may be used to assist in parameter variation for optimization of homogeneous high pressure gas quenching.     

混凝土湿喷机摆动系统工作特性研究

为了深入了解混凝土湿喷机摆动系统的工作特性,根据摆动系统的结构及工作原理,考虑液压元件内部阀芯等零部件的运动响应时间等因素,建立了摆动系统的键合图模型和动力学方程,仿真分析了在摆臂摆动过程中恒压泵、蓄能器和电液换向阀等液压元件的工作特性,并搭建了摆臂摆动测试平台进行实验验证。研究结果表明：在摆臂运动达到稳定状态之前,恒压泵斜盘处于最大倾角状态,泵出高压油液用于左右摆动缸的运动和蓄能器充液,蓄能器气室压力随着摆臂摆动次数的增加而逐渐升高,并最终稳定在14 MPa;在摆臂运动达到稳定状态之后,恒压泵斜盘倾角在0°~19°之间周期性变化,蓄能器放液最大瞬时流量达到322.5 L/min,可实现S形分配阀在0.24 s内完成换向;摆动缸无杆腔工作压力的测试结果与仿真结果基本一致,验证了所建模型的准确性。研究结果为进一步优化混凝土湿喷机摆动系统提供了参考。     

多级耦合系统界面动态特性预测的间接逆子结构理论

建立了多级复杂耦合系统动力学模型,基于耦合系统传函特性,建立了子系统耦合界面动态特性在线预测的间接逆子结构方法,结合简单的四级包装系统模型进行了数值仿真和验证。结果表明:所建立方法具有很好的完备性。研究结论为复杂系统动力学特性分析提供了一种新的技术方法。     

一种基于TRNSYS的闭式热源塔冬季工况模拟计算方法

目前所给出的闭式热源塔计算方法主要是针对闭式热源塔的一些特定工况和条件提出的,存在着一定的局限性。本文利用FORTRAN编程语言在TRNSYS模拟平台上建立了闭式热源塔的计算模型,给出了相关结构参数及换热系数的求解过程,通过与其他学者的实测数据及计算数据进行对比,验证该模型的正确性。验证结果表明,干工况、干-湿混合工况以及防霜工况的理论计算结果与实测结果均误差较小,表明本文所建立的计算模型准确度较高,能够满足闭式热源塔全年模拟分析的要求。