滚振试验台液压管道系统的振动特性分析

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε 的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明：单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2 %～10 %,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。     

TBM液压管道频谱特性分析和结构优化

考虑到全断面硬岩推进机(TBM)掘进过程中轴向基础振动对流体流速和压力波动的影响,运用输流管道流固耦合轴向运动4-方程模型,分析基础振动的影响,建立轴向基础振动下的TBM液压管道轴向耦合振动方程组,并用直接解法在频域内对其进行求解,再运用MATLAB软件对管道出口处流速和压力的频域响应特性进行仿真计算,随之分析基础振动和不同结构参数对流体频域响应的影响规律。同时,为减弱基础振动对流体出口参数的影响,运用正交实验法对管道进行结构优化,优化后的管道系统流速的频域幅值整体上减小了48.61%,从而在一定程度上抑制了因基础振动带来的流体波动。     

曲线半径对跨座式单轨车桥耦合系统振动影响

为探究轨道梁的曲线半径对跨座式单轨车桥耦合系统振动的影响,基于拉格朗日动力学方程式,在考虑柔性轨道梁的情况下,采用UM建立跨座式单轨的车桥耦合系统。研究通过设置固定曲线超高率,改变轨道梁曲线半径和行车速度来分析不同曲线半径的轨道梁对单轨车桥耦合系统的影响。分析结果发现：100 m曲线半径的轨道梁,其竖向振动位移和车体质心竖向位移对车辆速度的变化较敏感,稳定轮和导向轮在大超高率和速度变化较大时,左右侧轮胎径向力出现较大差异,将使轮胎磨损,并且车辆通过性差。曲线半径为200 m～300 m时,轨道梁和车体的振动幅值变化小,导向轮与稳定轮两侧受力均衡,10%超高设置适中。当曲线半径更大时,在固定超高情况下,车体离心力减小,车体出现内倾趋势,两侧稳定轮和导向轮的径向力出现明显差异,车辆长期行驶在此工况下也会导致两侧轮胎磨损不均。综合分析,曲线超高随曲线半径的增大而减小,可使车辆具有良好的通过性。     

强振动环境下缠绕式液压胶管流固耦合特性

针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响,根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型,并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型,研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响,发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势,随振动频率增加,在40 Hz左右达到最大,此时振动频率接近系统固有频率;胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小,胶管内径在8 mm到30 mm变化时,其先增大后减小,随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应,可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。     

单联和双联液压管路系统流固耦合振动特性分析

飞机液压管路常用于发动机的燃油与滑油输送,由不同种类的卡箍将其固定,组成液压管路系统。根据管路形状不同,连接形式多样,常见的包括单联液压管路系统和双联液压管路系统。为避免复杂工作环境下因流固耦合振动而导致管路系统出现振动失效等问题,以典型的单联和双联液压管路系统为对象,基于管路本体的Euler-Bernoulli梁假设和黏弹性材料假设,采用牛顿法分别对管路和管路中的流体进行受力分析,再通过加减消元推导出管路系统的运动微分方程。然后,进行无量纲化处理,依据管路两端一般支承的边界条件求解出管路系统模态函数和频率方程,并通过Galerkin法将单联和双联管路系统的运动微分方程在模态空间内展开,进行振动特性的计算分析,获得内部液压油的流速、压力以及质量比对液压管路系统流固耦合振动特性的影响。     

特种输液（汽）管道振动固有特性分析

根据动力学理论将特种输液（汽）管道简化为Euler-Bernoulli梁,根据边界条件及实际工况,应用解析方法解出系统的前3阶固有频率。从结果中发现温度、隔热层和接头边界条件影响特种输液（汽）管道的横向振动固有频率。同时采用ANSYS分析软件建立管道的有限元模型并对其进行模态分析,得到各阶固有频率数值解。将解析方法和数值方法所得固有频率与模态试验结果对应频率值进行对比分析,比较结果表明计算结果同试验测得的频率符合很好。     

海流冲击对深海采矿装备液压管道流固耦合振动的影响

为研究海流冲击对深海采矿装备液压管道流固耦合振动的影响,利用伯努利—梁模型,对内流作用下的柔性管道进行受力分析,建立管道流体流固耦合振动方程。根据有无外部周期性冲击作用力两种情况对液压系统管道进行了仿真。仿真结果表明:(1)外部周期性冲击力加剧了管道内部的油压波动。(2)外部周期性冲击力增大液压管道振动的最大位移。     

强振动环境下液压管道主动减振建模

针对在强振动环境下工作的液压管道,建立振动液压管道梁模型,并结合管道流固耦合横向振动模型建立管道的主动减振模型。运用特征线和差分计算方法求解该数学模型,并且研究主动振动相位差、频率、作用位置和幅值对管道振动的影响规律,得到各减振参数对管道最大幅值和最大应力的影响曲线。发现当振动相位差为π时能使管道的最大幅值和最大应力分别降低44.55%和39.69%,并且适当调整其他三个参数有更佳的减振效果。研究结果表明,使用主动减振方法能够有效减小管道的振动,为管道主动减振提供一定的理论参考。     

基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。     

压力机机身振动特性的模态分析

机身的振型和固有频率与其振动现象的发生有密切联系。为了改善冲压件的加工质量,提高模具的使用寿命和减小振动、避免共振,利用有限元软件ANSYS对JG21压力机机身的振动特性进行模态分析。得出表征机身振动特性的主要的5阶振型、固有频率以及相应的应变分布云图。通过分析其各阶振型的具体特点,总结在机身设计和压力机运行过程中以及分析方法方面应注意的问题。     

考虑啮入冲击激励的跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声预估与试验研究

以跨座式单轨牵引齿轮箱为研究对象,综合考虑驱动电机扭矩波动引起的外部动态激励和啮入冲击激励、刚度激励、误差激励等内部动态激励,建立跨座式单轨牵引齿轮箱动力学有限元分析模型,基于模态叠加法求解齿轮箱振动模态与振动响应,并提取箱体外表面振动位移作为噪声预估边界条件;进而,建立单轨牵引齿轮箱声学边界元分析模型,借助直接边界元...     

考虑啮入冲击激励的跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声预估与试验研究

以跨座式单轨牵引齿轮箱为研究对象,综合考虑驱动电机扭矩波动引起的外部动态激励和啮入冲击激励、刚度激励、误差激励等内部动态激励,建立跨座式单轨牵引齿轮箱动力学有限元分析模型,基于模态叠加法求解齿轮箱振动模态与振动响应,并提取箱体外表面振动位移作为噪声预估边界条件;进而,建立单轨牵引齿轮箱声学边界元分析模型,借助直接边界元法对齿轮箱辐射噪声进行预估,得到箱体表面声压与场点声压值;而后,搭建跨座式单轨牵引齿轮箱振动噪声测试试验台,开展振动响应与辐射噪声测试。研究结果表明,箱体动态响应频域曲线的峰值及箱体表面声压最大值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度、外声场点辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台实测结果吻合良好,验证振动噪声预估方法的合理性。     

管道车在平直管段振动运移水力特性分析

近年来,传统运输方式存在交通堵塞、能源危机与环境污染等问题,已严重制约经济社会与生态环境的可持续发展.筒装料管道水力输送是一种集节能和环保于一体的运输方式,能够克服传统运输方式的不足.为分析管道车在平直管段振动运移水力特性,对管道流体域与管道车固体域进行流固耦合求解,并将模拟值与试验值对比.结果表明:管道车瞬时平动速度...     

TBM液压管道等效固有频率及稳定性研究

针对TBM掘进过程中产生的基础振动对液压长管道稳定性的影响,选取长管道相邻两固定支承及其之间的管道作为一个单元,建立基础振动下管道单元的非线性微分方程,并通过实验验证振动微分方程的正确性,运用等价线性化推导出管道的等效固有频率的数学模型。研究输流管道系统固有频率与稳定性的相关性,分别讨论流体参数和结构参数对等效固有频率的影响规律。结果表明:利用等效固有频率能很好地反映系统的稳定性,两者相关系数大于0.85。随着流速、压力及单元管长、内径的增大或刚度、壁厚的减小,管道系统的等效固有频率降低,系统稳定性降低;随着基础振动的增大,系统等效固有频率越低,越容易失稳。     

往复式压缩机管道系统振动分析与控制

针对牙哈作业区中压机组排气管系发生剧烈振动的问题,利用西安交通大学研究开发的管道振动分析软件包PAP,建立管道系统的有效的力学模型,对排气管系的机械固有频率、管道内气体系统固有频率及气流脉动值进行分析计算找到了产生振动的根源,根据分析计算提出了有效解决方案,使管道系统的振动得到了大幅降低。     

含非贯穿直裂纹输流管道振动与模态功率流分析

针对含非贯穿直裂纹输流管道的振动与模态功率流进行研究,将输流管道以Euler-Bernoulli梁模型建模并据此推导其弯曲振动方程,采用断裂力学方法将裂纹模拟成无质量的转动弹簧,用波动法分析含裂纹输流管道的自由振动特性。通过计算结果与相关文献对比验证了该方法的可靠性。探讨裂纹位置、深度以及管内流速对固有频率的影响。基于模态功率流的概念进行算例分析,讨论裂纹位置、深度以及振动模态对模态功率流的影响,研究表明,裂纹处的模态功率流曲线产生突变,裂纹位置与深度和模态功率流密切相关。     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

一种新型液压管道抗振支承研究

根据管道减振原理,设计一种新型管道液压抗振支承。该液压管道支承通过弹簧、弹簧片对振动能量进行吸收,并具有结构简单、安装方便的优点。建立振动环境下液压管道振动的数学模型,通过仿真分析安装抗振支承前后管道应力的波动响应,并进行实验验证。结果表明:该抗振支承能有效减小管道应力和流体波动,减振后管道应力最大值和流体压力平均波动幅值分别减小了14.80%、40.49%,有关结论能为在基础振动环境下的管道抗振提供一定的依据和参考。     

输液管道流固耦合振动的数值分析

摘 要：采用特征线法对输液管道流固耦合振动问题进行了数值分析研究。数值分析采用14-方程模型,为了提高数值分析精度,对传统特征线法进行了改进;给出了时间步长Dt和管道分段数N的确定条件,提出了自适应网格加密的方法来修正空间步长Dz以便更好地捕捉边界处液体压力的波动。对一典型液压系统的耦合振动响应进行了数值仿真,数值结果与实验结果吻合较好,证明了本文方法的正确性和有效性。