磁流变减振器多场耦合仿真分析

研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

余热排出泵水中模态分析

为了真实反映转子在水中振动情况,基于流固耦合动力学方程,采用ANSYS WORKBENCH有限元软件,对余热排出泵转子进行水中模态分析.分别计算了转子在空气中,预应力下及水中模态分布,得到相应固有频率及振型,并对比分析预应力和水附加质量对转子振动性能的影响.分析结果表明,预应力提高转子固有频率,变化率为4.42%~22.41%,并且主要提高扭转方向固有频率;水附加质量降低转子固有频率,变化率为4.69%~11.5%,阶数越高,变化率越大,与振动方向无关.在此基础上,根据核电要求对余热排出泵转子临界转速进行计算校核.计算得:第一临界转速5 475.6 r/min和第一扭转临界转速6 694.2 r/min远远超过运行转速1 490 r/min,水力激振频率173.8 Hz也处在安全范围内,符合核电要求.     

带分流叶片水泵水轮机转子强度及模态分析

以带分流叶片的水泵水轮机为研究对象,基于CFD与FSI方法分析其泵工况下转子的振动特性,对3种开度即小开度9.8°、最优开度17.5°和大开度24.8°下的流场进行数值模拟,将额定工况下的流场结果导入转子结构实现单向流固耦合,对带预应力的转子模型进行形变与等效应力分析.此外,还计算了转轮的干湿模态,对比分析了不同条件下转轮的振动特性.结果表明:不同开度对应的预应力下转轮形变与等效应力分布规律相似,转轮形变主要发生在上冠低压侧.按ND(节径数)在转轮圆周方向划分振动扇区描述振型规律时发现,各扇区内转轮上冠、下环低压侧的振幅较大.湿模态下水介质对转轮振型影响不大,但会明显降低转轮的振幅.预应力对转轮固有频率影响较小,可忽略不计,但在湿模态下,转轮固有频率会显著下降,这表明分析结构振动特性时应充分考虑水介质作用.     

基于流固耦合效应的梯级泵站输水管道振动特性分析

为解决管道结构固有振动特性分析中选取高精度流固耦合模型的方法问题,以景电工程中梯级泵站输水管道为研究对象,运用附加质量法和直接耦合法原理,建立不同的流固耦合模型,对其进行固有模态特征提取,并将求解结果与SSI法模态辨识结果对比。结果表明:直接耦合法模型的结果与SSI法辨识结果吻合得较好,最大误差为3.62%,同阶次的计算精度均优于附加质量模型,频率间隔小,弥补了附加质量模型出现的模态缺失现象;直接耦合模型的计算结果在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型,能较好地反映管道结构的固有振动特性,可在复杂管系结构的动力特性分析中应用。     

车辆液压减振器设计理论与仿真

从理论上研究了局部节流损失、沿程节流损失、起始段填充和常通孔等影响因素,建立了减振器开阀后的节流公式。研究了阀片与弹簧座的3种接触方式：集中接触、部分受液压作用的分布接触和全部受液压作用的分布接触,并基于板壳理论建立了相应的阀片变形计算公式。完成了阻尼力-速度特性测试,获得了节流通道的压力-速度特性曲线,验证了瞬态双向流固耦合分析的仿真结果;采用流固耦合仿真分析了阀片应力和位移分布、筒内流场分布及其变化特点,与Java数值计算的理论结果吻合。     

籽粒损失监测传感器敏感板局部约束阻尼设计

分析了籽粒损失监测传感器敏感板的响应与系统阻尼比的关系,提出了通过在敏感板敷设约束阻尼层增加振动系统阻尼比来快速衰减敏感板谐波振动的方法。通过对不同阻尼损耗因子敏感板进行籽粒碰撞响应试验,优选了敏感板的材料和结构形式,在此基础上运用ANSYS软件对敏感板进行了模态分析,确定了约束阻尼层在敏感板上的最佳敷设位置。籽粒碰撞响应试验结果表明,敏感板局部约束阻尼处理后,籽粒碰撞信号波形衰减至1.5 V所用时间由10 ms缩短到3 ms左右,大大提高了籽粒损失监测传感器的检测频率。     

粘弹阻尼抗振结构双向渐进法拓扑动力学优化

基于阻尼结构各层形变位移关系,推导了结构振动微分方程。构建了以阻尼比最大化为优化目标,阻尼材料用量为约束,阻尼单元状态为设计变量的拓扑优化数学模型。为寻找结构优化迭代方向,推导了模态阻尼比灵敏度。建立阻尼单元增删准则,利用独立网格滤波技术进行滤波处理,采用双向渐进优化算法对阻尼结构进行了拓扑优化。按常规渐进法优化后,1阶、3阶阻尼比增幅分别为54.51%、36.21%,而按双向渐进优化所得相应阶次的模态阻尼比增幅则分别达76.69%、58.36%,且可有效改善阻尼结构优化后的棋盘格现象。为验证双向渐进优化算法拓扑优化结果,对阻尼结构进行谐响应分析与仿真,结果表明:采用双向渐进法优化时,结构特定阶次响应幅值更低,减振效果更佳。     

基于简易轮胎试验模态测试的滚阻特性评价方法

通过对现阶段评价轮胎滚阻特性的总结及对轮胎滚阻产生机理的分析,提出了一种基于简易轮胎试验模态测试的滚阻特性评价方法,利用半功率带宽法对轮胎试验模态幅频特性进行计算,得到不同轮胎的阻尼比,以此评价其滚阻特性。试验结果表明,轮胎试验模态幅频特性的半功率带宽与其滚动阻力有密切关系,且呈正相关,其半功率带宽越大,一阶共振能量越分散,轮胎滚动阻力系数就越大。该结果进一步表明,不同轮胎的模态阻尼比与其滚动阻力系数之间具有很好的一致性,轮胎的阻尼比越大,其滚动阻力系数越大。本方法能够定性评价轮胎滚阻特性,从而提高轮胎滚动阻力测试效率,降低测试成本。     

带有粘性阻尼与库仑阻尼悬架的频率响应特性

粘性阻尼和库仑阻尼对悬架的性能影响重大,为了解悬架在粘性阻尼和库仑阻尼共同作用下的动力学特性,本文对它的频率响应特性进行了计算和分析,结果显示,在谐波激励下,(1)适当地设置库仑阻尼,可使悬架系统在低频段和共振频段内处于锁死状态,从而获得较好的动力学特性;(2)当悬架处于非锁死状态时,仅有库仑阻尼不能抑制共振点处的振动,悬架系统必须具有一定大小的粘性阻尼;在高频段内,库仑阻尼和粘性阻尼越小对减振越有利;受库仑阻尼的影响,簧载质量位移响应的幅值会有一定的小幅波动。     

预应力下矿用抢险排水泵转子部件湿模态计算

为计算多级泵运行过程中转子部件的模态特征,以某多级矿用抢险排水泵为研究对象,分别建立流场模型和转子部件模型,重点基于流固耦合技术,在ANSYS WORKBENCH平台上计算流场预应力下的转子湿模态.此外,还分别计算了无预应力下的湿模态和不同转速下的干模态,得到了不同情况下的模态分布,分析了造成模态分布差别的原因.结果表明:真空中,转子转速发生改变时,其相应固有频率有一定程度变化;在流体介质中,转子各阶临界转速较真空中均有不同程度的降低;而预应力对于转子动力特性有较大影响,预应力下转子的固有频率有较大幅度上升;其次,随着阶次升高,预应力下湿模态的变形量逐渐超过干模态,两者振型亦存在差异,流场介质的阻尼同样是影响转子动力特性的又一重要因素.转子部件的湿模态计算对合理的结构设计和转速的选取具有重要的指导意义.     

基于车架模态的蔗地路谱对刀盘振动的影响

小型甘蔗收获机刀盘振动对甘蔗宿根切割质量有着显著影响,蔗地路谱激励是影响刀盘振动的主要因素之一,车架是传递振动的主要路径,因此有必要探究蔗地路谱对刀盘振动的影响和车架的振动特性。为此,通过试验模态和有限元模态的对比分析,提取车架的固有频率及振型,建立车架的刚弹耦合虚拟样机模型;通过刀盘振动采集试验,验证了蔗地路谱对刀盘振动影响显著;实地采集典型甘蔗地貌振动路谱,获取激励位移信号。受迫振动分析表明:8.0Hz频率下的蔗地路谱对刀盘轴向振动影响最大。     

基于修正Craig-Bampton方法的轮胎动态子结构模型

以轮胎模态试验获取的模态参数和参数化轮胎有限元模型为基础,通过优化方法使有限元模型的计算模态参数与试验模态参数一致,获得动力学等效的轮胎模型,将该模型视作连接车辆与地面的子结构,基于修正的Craig-Bampton方法和轮胎接地界面特性,得到轮胎子结构的主模态集和约束模态集,使用模态综合方法实现轮胎子结构模型与车辆多体动力学模型的耦合,此模型可广泛应用于车辆平顺性仿真和整车动态优化设计.     

拖拉机双向耦合电驱动系统设计与性能分析

针对双电机驱动电动拖拉机的多工况作业需求,提出了一种电动拖拉机双向耦合装置结构基本方案。在对行星齿轮机构传动理论研究的基础上,对提出的方案进行拓扑设计,推导各个方案的转速转矩关系式,通过分析其传动特性,优选出最终方案。对优选出的方案进行动力匹配、参数计算及参数化建模,得到双向耦合装置的三维模型。基于ADAMS搭建耦合装置的虚拟样机模型,对其进行运动学仿真分析,并试制样机进行装机试验。基于ANSYS Workbench建立耦合装置的有限元模型,通过模态分析,求得其前10阶振型以及相应的振型图。仿真和试验结果表明：设计的电动拖拉机双向耦合装置可实现功率的双向耦合流动,且响应速度快、动力传递平稳、无较大冲击;双向耦合装置的1阶固有频率为1 905.5 Hz,高于电动机激振频率带1 020～1 380 Hz,可避免产生共振,满足电动拖拉机多工况作业需求。     

轴流式水轮机顶盖强度及模态有限元分析

对某轴流式水轮机在不同工况下的顶盖进行了单向流固耦合计算,运用ANSYS Workbench平台计算得到各工况下顶盖过流面准确的水压力分布,将其作为顶盖下面板水压力载荷加载到顶盖上,得到各工况下顶盖的静应力分布及变形情况.通过对有、无预应力下的顶盖进行模态分析,得到顶盖在2种情况下的固有频率和振型.研究结果表明:在各种工况下,顶盖的最大静应力和最大位移随着水头的增大而增大,均出现在顶盖下面板无筋板支撑处;顶盖在有预应力下的各阶固有频率相对于无预应力下的有所提高,提高幅度在0.5%以内,可以忽略预应力的影响;将顶盖的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.研究结果可为轴流式水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并对顶盖结构优化设计提供一定的参考.     

轴流泵流动噪声数值模拟

为了研究轴流泵内部压力脉动和流动噪声在不同工况下的变化规律及其关系,采用数值模拟方法,应用计算流体动力学软件Fluent和声学软件LMS Virtual Lab分别模拟轴流泵流场和声场分布,并进行时域和频域分析.取叶片非定常脉动力作为声源,运用边界元法对比分析了有泵壳振动影响和无泵壳振动影响下泵壳体边界声场分布的不同.结果表明：叶轮叶片、导叶叶片和动静交界面处监测点的静压均表现出明显的离散频谱特性,叶片通过频率（BPF）是压力脉动和流动噪声的主频,这是由叶轮和导叶之间的动静干涉引起的;而流动噪声在2倍谐频（133.4 Hz）和3倍谐频（200.1 Hz）处也有明显峰值,这是由叶轮叶片和泵壳壳体振动引起的.忽略泵壳振动影响的情况下,噪声水平偏大,考虑声振耦合的噪声情况更接近于实际,所以结构振动是噪声辐射分析的重要因素.噪声指向性分布图表明了叶片噪声辐射具有明显的偶极子特性.     

骑跨式机架的随机振动疲劳分析

为了提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以骑跨式机架为研究对象,建立有限元模型。对机架进行模态分析,得出机架的固有频率与振型,并与各激励频率范围比较,可知机架的固有频率仍在发动机的激振频率范围之内。为避免机架产生共振,在发动机安装位置添加弹性元件,对机架采用减振方案的谐响应分析,计算得出应力、变形量变化曲线。结合机架结构材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,对机架进行疲劳分析,验证机架的可靠性。研究结果表明:减振方案的谐响应分析使机架的最大变形量由2.977mm变到0.358mm,减小了87.974%,明显改善了机架的振动特性;在激振载荷的作用下对添加减振元件前后的机架分别计算疲劳寿命,得出添加减振元件后机架的疲劳寿命为1.84×10~8次,高于1.0×10~6次,满足机架疲劳强度设计要求。     

汽车动力总成液压悬置元件特性研究

液压悬置具有低频大阻尼、高刚度等特点，可以有效隔离和衰减发动机的怠速振动，降低车内噪声，提高乘坐舒适性。为此，应用流体一结构耦合理论的方法建立了某车动力总成悬置系统的动力学分析模型，并运用Adams软件对其动特性进行了仿真。仿真结果与已知实验数据基本吻合，从而证明了该模型建立的正确性。     

S195柴油机机体的有限元分析和试验模态分析

应用动态有限元和试验模态分析技术研究S195柴油机机体的动态特性 ,从固有频率和振型两个方面比较两种方法的分析结果 ,两者基本一致。通过结构的受迫响应模拟 ,从各部分变形数据分析实际使用中的故障机理 ,结果表明 :利用有限元分析技术预测机体结构的动态特性和变形 ,可靠有效     

水泵水轮机启动过程转轮动应力分析

启动过程中转轮的动应力特性是评价水泵水轮机组稳定性的一个重要指标。为分析某原型混流式水泵水轮机组在水轮机模式启动过程中转轮的振动响应,重点分析水力激励力的瞬变特性对动应力的影响,首先针对水轮机启动过程选取不同转速工况点分别进行了稳态和局部瞬态动应力计算,然后结合转轮固有模态和动静干涉理论分析了异常振动产生的原因。其中,水力激励力通过计算流体动力学分析得到,动应力的求解采用基于声固耦合构建的单向流固耦合方法。对比稳态和瞬态计算的结果可知,在共振工况附近,激励力的瞬变特性对转轮的振动有显著影响。一方面使得启动过程中的高水平振动滞后于理论共振工况,另外动应力幅值远低于稳态分析的结果。然而在非共振区域,稳态和瞬态计算得到的动应力水平相近。     

基于流固耦合的泵组管系振动分析

为了找出管系的振源以及产生的原因,采用有限元法计算管系的模态和谐响应.管壁选用壳单元划分,管壁内流体则采用流体单元,建立了包括泵组的三维空间管系的流固耦合模型,考虑管系的柔性支撑边界条件,进行迭代求解.计算表明,在水泵电机二倍转频48.3Hz附近,管系频率较集中,各测点频率响应数值均较大,50Hz时3号泵出水管垂直方向最大位移响应达13.96mm,计算结果与LMS动态测试系统的测试结果一致.泵组管系的振动原因是由于泵的周期性运动,造成管道内压力和流量的脉动,其变化频率和管系固有频率接近从而引起了共振.