多自由度坐姿人体上体系统动力学建模与振动特性研究

针对动态环境汽车人机界面设计分析的需要,依据多体动力学原理建立了坐姿人体上体系统4自由度的垂直振动模型,并推导了描述人体位移、速度和加速度三种响应的STH,DPM,AM理论表达式．依据已有的人体振动试验数据,运用系统辨识方法,进行振动模型的动力学参数识别,并将所识别出的参数进行人体振动特性计算．验证研究表明,所计算出的人体振动特性数据与人体振动特性测试数据有较高的吻合度．以汽车人机界面设计为实例,通过模型研究了人-车（人-椅）系统人体和座椅的振动特征．所得结果对合理选取汽车座椅参数,提高汽车人机界面设计的宜人性和合理性有一定的指导意义．     

人-车系统的人体乘坐舒适性仿真及实验研究

汽车振动直接影响人体的乘坐舒适性.为了高效地评价振动环境下人-车系统的人体乘坐舒适性,运用ADAMS/View和LifeMOD软件构建了人-车系统生物力学仿真模型,通过对路面不平度的模拟,将不同路面作为振动激励添加到人-车系统的动力学分析当中,进行不同路面及不同车速的人体乘坐舒适性仿真研究.在SA30-S802/ST随机振动台上,进行相应路面及车速激励的人体振动响应实验,并验证了人体乘坐舒适性.将仿真计算与实验结果进行对比研究表明,仿真结果和实验结果基本一致,一定程度验证了所建立的人-车系统生物力学仿真模型的正确性及其进行人体乘坐舒适性仿真的可靠性,对快速评价人-车系统的人体乘坐舒适性具有一定的指导价值,为在汽车产品的设计阶段进行人体乘坐舒适性预测和评价提供了有效方法.     

人－车－路耦合系统振动分析及舒适度评价

基于人体动力模型和7自由度全车模型,路面采用Kelvin地基上Euler梁进行模拟,通过车轮与路面接触处的位移协调方程和车路相互作用力的平衡关系建立人－车－路耦合振动方程,采用New-mark积分法对方程组进行求解。对小型汽车在路面上行走过程进行了仿真分析,采用乘坐舒适度指标对人体振动舒适性进行评价,为从乘坐舒适度角度来评价路面不平顺提供了理论依据,并对路面级别、车速、乘坐者数量以及车辆各参数对系统振动的影响进行了初步讨论。     

振动顺料机动态特性仿真研究及优化设计

目的为保证振动顺料机在各种复杂工况下的工作可靠性,通过对振动顺料过程的仿真研究,优化其动态特性,提高顺料效率。方法从振动系统激振方式的角度出发,对运动激励和力激励2种激振方式的动态可靠性进行分析和比较,在此基础上以采用曲柄滑块机构的强制运动激励为激振方式的振动顺料机为研究对象,利用Solid Works软件建立振动顺料机的三维装配体模型,并在ADAMS中进行相关仿真模型的建立及其参数试验与优化。结果曲柄转速和曲柄长度对顺料效率具有明显影响,通过仿真得到了振动顺料机曲柄滑块机构中曲柄转速和曲柄长度的一组最优参数值分别为376 r/min和12.85mm。结论通过对曲柄转速和曲柄长度参数的仿真试验及其优化设计,提高了振动顺料机的顺料效率。     

面向振动响应特性的坐姿人体动力学模型

为了能准确地模拟人体的振动响应特性,并减少模型的复杂程度,结合分析力学和人体各部位实际状况,建立了六自由度坐姿人体动力学模型。列出了该模型的运动微分方程,并推导出人体振动响应特性的计算公式,以试验数据为依据,以动态等效质量和座位处到头部传递函数为目标,运用多目标优化方法获得了模型参数。结果显示,六自由度模型能准确的拟合人体振动响应特性曲线。将该模型与经典的集中参数模型（ISO 5982（2001）模型）和复杂生物力学模型（Tae-Hyeong Kim的模型）进行对比分析,该模型能更好地拟合实验数据,其结构简单却能相对完整、准确地反映人体动态特性,可用于人体振动响应仿真分析。     

参数振动系统频响特性研究

采用矩阵谱分解中常用的Sylvester理论和Fourier级数展开法,推导了单自由度参数振动系统的频响函数,并得到了系统外激励共振条件。在此基础上,以直齿轮副参数振动系统为例仿真了系统的频响特性,并讨论了系统参数稳定性、时变参数以及阻尼的影响。结果表明,参数振动系统的频响特性主要有以下一些特点:(1)系统具有多个频响函数,分别对应于多频响应中的各个频率成分;(2)系统存在多个外激励共振区。除了外激励频率等于系统固有频率的共振区外,当激励频率等于系统固有频率与参数激励频率的组合值时,同样存在共振现象;(3)参数振动系统共振响应时,主导频率成分为系统固有频率;(4)阻尼使得频响函数峰值有明显下降,而对非共振区的频响曲线影响不大。     

电磁环境对人—机系统的影响

电磁环境对人－机系统的影响童时中（电力部电力自动化研究院南京２１０００３）１引言在科技高度发展的今天，电气技术、电子技术、机电设备、家用电器以及计算机、信息技术设备等被广泛地应用到人类生活的各个领域，不断地改善着人们的工作质量和生活质量，这是人们对电...     

跌落系统的冲击振动试验及动态特性

本文介绍了某核燃料运输容器跌落试验时有关的冲击振动测量技术,以及该运输容器和靶基础的冲击响应特性及试验研究方法。为了预估与分析试验结果,研制了运输容器撞击分析程序。对撞击过程中不锈钢-铅-不锈钢复合结构容器的弹塑性大变形情况进行了电算;并对跌落试验中冲击试验台的动力特性进行了有限元计算。将试验与理论计算结果进行了对照比较。     

制动器动态特性的仿真研究

采用ADAMS建立双块式电磁制动器的动力学仿真分析模型,并对其进行模拟仿真,产生制动臂在制动过程中各个方向的加速度时域图。经过对各种曲线图的比较,明确在制动过程中弹簧的刚度系数、制动时间以及制动臂振动之间的相互关系。     

城市轨道交通环境振动对人体影响的暴露-响应关系研究现况

伴随我国城市轨道交通发展和人们环保意识增强,列车引起的环境振动问题日益受到关注。振动暴露-响应关系反映了客观振动水平与主观感受间的关系,是确定振动标准限值的重要依据之一。系统总结国内外针对列车环境振动对人体影响暴露-响应关系的研究进展,梳理国内进行振动评价的适用规范和舒适度评价采用的方法。研究表明:地铁振动扰民问题缺乏暴露-响应曲线的科学评判,基础调查研究的缺乏和振动指标换算的局限制约了振动限值的合理确定。建议开展地铁振动对人体影响的暴露-响应基础研究和国内外振动评价指标转换研究,为制定以人为本的振动限值提供理论基础,并实现国内外标准和研究成果的可比性和可借鉴性。     

模块式主动隔振单元结构动力特性研究

 提出一种主动振动控制平台的模块式设计概念,采用有限元建模方法对自行设计的模块式隔振单元台体进行结构动力学方程建模,并利用动力学方程对该隔振单元进行简单开环主动振动控制的模拟,得出适当调整主动元件作动器的输出力可以有效控制隔振平台两个自由度方向振动的结论.通过对隔振单元振幅放大因子的研究,发现在隔振单元工作频带范围内没有出现其固有振动,因而对于大部分低于其固有频率的振动将采取主、被动隔振技术来完成.综合上述隔振单元动力特性的进一步分析,可知所建动力学模型能够较好地描述隔振单元的动力特性．     

基础振动下直动式减压阀动态特性分析

针对基础振动对TBM液压元件性能的影响,为TBM液压元件优化设计提供理论依据,选择直动式减压阀为研究对象,分析其工作原理,建立减压阀的动态响应数学模型,仿真研究基础振动幅值和频率对减压阀波动特性的影响规律,分析减压阀不同结构参数对压力波动的影响.结果表明：基础振动会引起减压阀出口压力波动,波动幅值随振动幅值增加而增大;当基础振动频率大于50 Hz时,压力波动幅值随频率的增加明显增大;减小背压腔初始容积和回流通道直径能提高减压阀的动态稳定性.     

铁路卧铺客车人体振动舒适性建模与仿真

铁路卧铺客车乘客在卧姿状态下所承受的全身振动是影响其乘用舒适度的主要因素。研究了卧姿人体垂直振动模型,在铁道车辆二系悬挂动力学模型基础上,考虑卧铺的隔振作用与卧姿人体的垂直振动响应特性,建立了14自由度"人-铺-车辆"振动系统空间垂向耦合动力学模型,研究了在轨道随机不平顺激励下的卧姿人体垂直振动响应。应用卧姿人体全身振动舒适性评价标准,建立了铁路卧铺客车人体振动舒适性仿真流程。通过对人体头-臀二部位加速度均方根值先后进行部位计权和频率计权,得到卧铺客车卧姿人体振动舒适性指标。以M atlab为工具编制了卧铺客车人体振动舒适性仿真软件,交互输入车辆与人体的结构和动力学参数后,自动完成卧姿人体振动舒适性仿真计算,进而为铁路卧铺客车人体振动舒适性分析及车辆悬架参数优化提供了有效分析手段。     

游梁式抽油机皮带纵向振动特性的仿真模型

考虑带轮惯性质量对皮带纵向振动的影响,将皮带简化为质量分布均匀的弹性体,建立了两坐标系的弹性体纵向振动的力学模型;以力学模型为基础建立了皮带的纵向振动的数学模型;考虑皮带与带轮的相对运动对皮带各点瞬时振动形态的影响,根据皮带连续性条件给出了系统固有频率与振型函数的数值仿真模型;应用坐标变化法求解系统受迫振动的动态响应,仿真分析了系统转速波动激励与载荷波动激励下的系统响应特性。仿真结果表明:(1)系统对转速波动激励与负载扭矩波动激励的响应曲线为简谐函数,其振动幅值受到带轮惯性质量的影响;(2)带轮瞬时振动位移与其惯性质量成反比,带轮瞬时转差的波动使皮带瞬时传动比不恒定,皮带与带轮之间存在相对滑差。皮带纵向振动特性的研究方法对带轮附件驱动系统的动态特性的设计与分析具有理论与实际意义。     

城轨车辆车体多重动力吸振器减振方法研究

为了让动力吸振器在降低轨道车辆车体振动的同时能够更好的适应车下剩余空间,根据多重动力吸振器原理,针对城轨车辆运行的特点,建立了包含多重动力吸振器的轨道车辆垂向振动模型,提出了适用于城市轨道车辆车体多重动力吸振器的设计方法。①讨论了载客量和速度变化对多重动力吸振器的减振性能的影响,指出了传统多重动力吸振器的局限性;②针对轨道车辆振动频率变化频繁的特点,提出了多重动力吸振器的目标频率的优化方法,从而避免了增振的情况出现;③以四条典型城市轨道线路为算例,利用DVA减振指标进行评价,分别获得了不同线路的车体多重动力吸振器的最优目标频率,并验证了该优化方法的有效性。研究结果表明:相同附加质量下,多重动力吸振器对车体的吸振能力要优于单个动力吸振器,考虑到实际的应用,在车体安装四重动力吸振器是较为适宜的选择;经过优化的多重动力吸振器在整个速度区间都能起到很好的减振效果,能够有效避免增振现象的发生;多重动力吸振器的目标频率的设计要针对不同的线路进行调整,特定线路需要特定设计才能发挥出最佳减振能力。该研究的工作为车体多重动力吸振器的研究和应用提供了参考依据。     

桩锤同步振动系统的机电耦合数值仿真分析与试验

针对多桩锤控制同步时出现机电耦合作用影响控制效果的问题,对两桩锤间的机电耦合规律进行了研究。建立了打桩过程中"锤-桩-土"系统的动力学方程及两桩锤同步振动系统的机电耦合数学模型,据此建立了Matlab/Simulink仿真模型,对影响机电耦合的主要参数(电机转速差、初始相位差、土壤参数、安装位置与安装距离等)分别进行了数值仿真,发现机电耦合的结果是在一定的条件下可出现自同步现象(相位差收敛于零或某固定值),通过仿真研究得出了基本的耦合规律。最后通过试验验证了数学模型与仿真结果的正确性。电机耦合规律分析结论为桩锤控制同步的控制策略的制定提供了理论依据。     

城市轨道车辆车体复合吸振器建模与仿真

To reduce vibration of urban rail vehicle body, using modal orthogonality, car body was equivalent to a homogeneous Euler beam with uniform cross-section, the vertical dynamic model of an elastic body-track-composite absorber rigid-flexible coupled system was established, and the design method for composite absorber suitable for this model was proposed.According to operating conditions of urban rail vehicles, the functional relation among stiffness, mass parameters and target frequency of the composite absorber was solved analytically.By going through the mass value of two vibrators of the composite absorber, its matching stiffness parameters were obtained.Using the established evaluation index of the body vibration energy, the vibration reduction performance of the composite absorber designed with different parameters was evaluated to obtain the parametric design of the composite absorber with the minimum body vibration energy.Finally, the vibration reduction effect of the composite absorber was verified by combining with the vehicle stationarity index.The research results showed that there are two natural frequencies of the composite absorber; when designing its parameters, the two natural frequencies should be coordinated with the natural frequency of vehicle body floating and sinking and body first-order elastic frequency; the established body vibration energy evaluation index can be used to comprehensively evaluate vibration reduction performance of absorbers with different designs; the composite absorber installation has a better vibration reduction effect on the vehicle body vibration, and improves the vehicle’s operation quality; the study results provide a reference for the research using composite vibration absorbers to reduce   vehicle vertical vibration.     

新型车载医疗救护隔振平台设计及仿真

车载医疗救护隔振平台是一种以车辆为载体的伤病员专用救护装备。为了最大程度地避免伤病员在运送中因车辆振动而造成的二次伤害,获得最佳减振效果,设计了一款新型车载医疗救护隔振平台,它具有大长宽比、多层串联的结构特点。为了获得该平台的关键隔振参数,建立了隔振平台的物理模型,并采用基于分析力学的拉格朗日法建立了平台的状态方程,应用MATLAB软件对在典型激励作用下的隔振参数进行了优化,得到了最优的平台减振弹簧刚度和阻尼。最后,为了研究该新型隔振平台在车辆运行过程中的减振效果,建立了基于被动悬架的隔振平台全系统动力学模型,并采用ADAMS软件仿真分析了在斜坡路面和正弦起伏路面两种典型激励下的隔振平台的输出响应。结果表明,该隔振平台能够极大地衰减来自地面的冲击和振动,尤其对于恶劣路况,其减振效果更佳。该隔振平台结构及参数设计符合工程实际,所采用的优化方法和全系统建模及仿真方法正确、有效。     

船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究

摘要：本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。