不同储料工况粮仓动力特性及相互作用分析

为研究不同储料工况下立筒群仓的动力特性及各单仓个体之间的动力相互作用,以河南省郑州市某工程用粮食群仓为研究对象,进行了空仓和满仓2种储料工况下的结构模态分析。该粮仓尺寸较大,由3行5列共15个单仓个体组成,平面外轮廓24.0 m×40.0 m,总高34.5 m。为获得较全面的分析结果,对粮仓前7阶自振频率和振型进行了分析研究,结果表明:空仓工况频率值大于满仓工况频率值,空仓是满仓的几乎2倍,说明粮食散粒体对粮仓所提供的质量效应远远大于其提供的刚度效应。粮仓前3阶振型为结构整体变形,而且受储料的影响不明显,各单仓个体的动力反应大小基本相同,可以忽略单仓个体之间的动力相互作用;粮仓后4阶振型为结构局部变形,满仓工况较空仓工况结构振型的平面形状和立面形状更复杂,各单仓个体因所处位置不同受约束程度不同所以动力反应大小不同,而且参与动力相互作用的单仓个体数目也较空仓工况多,说明储料的存在对4阶及以上振型影响显著。     

足尺中密度纤维板振动模态分析

为了利用振动法无损检测足尺中密度纤维板整板的弹性模量,对足尺中密度纤维板的振动特性进行研究。为了求解足尺中密度纤维板在自由振动下的模态参数,对3种厚度的足尺中密度纤维板,分别进行计算模态分析和试验模态分析,并对其自由振动形式下,前3阶模态振型和频率进行对比和分析。结果表明:1)3种不同厚度的足尺中密度纤维板表现出了相同的振动模态形式:第一阶、第二阶振型都是沿着长度方向的弯曲振动,第三阶振型则是沿着宽度方向的弯曲振动;2)计算模态分析和试验模态分析所得到的频率结果有一定的差距,其中,第一阶模态计算频率稍小于试验频率,第二和第三阶模态计算频率均大于试验频率;但计算模态频率与试验模态频率间有很好的相关性,决定系数达到了0.981 6。     

某采棉机大梁结构设计与优化

采棉机大梁要求具有足够的强度和刚度,以承受整个采棉机的载荷和从车轮传来的冲击,同时要求具有一定的动态振动特性,以避免在各种旋转零部件转动工作频率激励下出现共振。针对采棉机大梁结构设计与优化问题,运用UG三维计算机辅助设计软件,建立了7种不同车架结构实体模型,运用有限元分析方法对车架实体模型建立网格模型,并对车架进行静力学分析和强度评价,同时进行模态振动特性分析。数值分析结果表明,随着大梁结构的改变和优化,其最大应力集中值发生变化,从386.36 MPa下降到176.88 MPa,总变形量从8.51 mm下降到3.99 mm,强度有明显提高、变形量明显变小。可知结构强度提高了56.3%,总变形量降低了53.8%。模态振动分析结果表明,优化前的大梁结构前10阶固有频率在7.3～44.9 Hz范围内变化,随着结构的进一步完善和优化,结构6第2、6、8、10阶固有频率分别较优化前提高53.2%、31.3%、31.1%、20.1%,结构弯曲振型部位从前桥连接板和主横梁转移到前桥附横梁,尾部扭转振型渐渐消失,且经过优化,成功避开了拖拉机怠速频率和重要工作部件采棉头的工作频率范围;通过对各优化结构之间进行对比分析并考虑采棉机实际工作环境,最后确定符合实际加工和工作机制的边梁材料为材料横截面积100 mm×200 mm、厚度7 mm,外部的加强大梁结构,为采棉机大梁国产化、提高其强度和动力稳定性提供理论依据。     

3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态研究

  目的  研究完全自由、四节点支承和两对边简支3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态,为开展3种边界条件下足尺定向刨花板弹性常数振动检测结果的对比研究奠定基础。  方法  以4种厚度的足尺定向刨花板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对完全自由、四节点支承和两对边简支的足尺定向刨花板进行了模态灵敏度分析,分别确定这3种边界条件下对其长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量这3个弹性常数灵敏度最高的模态;通过试验模态分析测得足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶振动模态参数,并对比和分析其在这3种边界条件下的振动模态参数检测结果。  结果  计算和试验模态分析得到的这3种边界条件下足尺定向刨花板的前9阶模态振型形状和阶次分别是相同的;足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶模态中,除模态（m, 0）、（0, 2）和（1, 1）外,其余模态均为单一方向的弯曲和扭转或不同方向弯曲的叠加模态;用于计算足尺定向刨花板长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的最高灵敏度模态,在完全自由下为模态（2, 0）、（0, 2）和（1, 1）,对应阶次分别为第2、4和1阶;在四节点支承下为模态（2, 0）、（0, 2）和（2, 1）,对应阶次分别为第1、4和3阶;在两对边简支下为模态（2, 0）、（2, 2）和（2, 1）,对应阶次分别为第1、5和2阶。  结论  从振型角度说明基于计算模态分析方法和试验模态分析方法分别进行3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度分析和振动模态测试具有可行性。      

拼板结构的古筝共鸣面板振动模态研究

  目的  古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究。  方法  本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分析方法探讨其声学振动性能。采用实验模态分析法,运用数字信号处理技术对采集到的激励力信号和振动响应信号进行分析,经过数据转换求得系统的频响函数,进而得出各阶次共振频率及其对应模态振型;采用计算模态分析法,建立拼板结构共鸣面板的三维模型,运用有限元法对其进行离散,通过近似方法求解出各阶次共振频率及其对应模态振型。  结果  实验模态结果显示:拼板共鸣面板能够识别到的阶次有(0, n)和(1, n)阶,且多集中在(0, n)阶,(1, 4)、(1, 6)、(1, 7)和(1, 10)阶为沿横纹理方向和顺纹理方向弯曲振动叠加的复合振动,识别较困难。从振型上看,拼板共鸣面板各阶的模态振型相对清晰易识别。与实验模态结果相比,计算模态分析能够识别到选定阶次范围的所有阶次,所得振型图更加均匀且理想,而实验模态分析时个别阶次较难识别。拼板共鸣面板计算模态结果与实验模态结果呈显著的线性相关性,相关系数为0.999 6。  结论  从模态分析结果来看,相对整板结构,拼板共鸣面板各阶共振频率对应的模态振型整体清晰易识别,振动频率更高;从木材利用率方面来讲,相对于制作整板,拼板共鸣面板更有利于节约木材资源。通过两种模态分析结果综合对比,验证了计算模态分析应用于拼板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有可行性。      

挖坑机钻头的有限元分析与试验

为进一步合理设计钻头结构,采取理论与试验相结合的研究方法,对挖坑机钻头进行了挖坑试验和有限元法的静态与动态分析。通过挖坑试验得到2种典型工况下钻头的最大扭矩和铅垂阻力,将试验得到的最大阻力作为外载施加到钻头的三维实体模型上,利用有限元方法对挖坑机钻头进行静力学和模态分析。结果表明:钻头的最大等效应力为111.0 MPa,位于主刀架和主刀的连接螺栓孔内壁上;最大变形位移为0.68 mm,位于主切削刃最外角点。前6阶固有频率振型中,除了体现钻头整体扭转振动的第3阶模态有利于减小阻力及应力集中外,其余5阶振型均不利于钻头的平稳工作,应尽量避免。      

基于有限元法的农用车辆发动机连杆动静态特性分析

连杆是农业车辆发动机的重要组成部分。由于农业车辆作业强度大,连杆作业过程中其结构、位移及应力变化严重影响作业性能。针对以上问题,本文以某厂生产的内燃机连杆为研究对象,利用三维建模软件NX10.0建立连杆组模型,采用有限元法对连杆杆身、大头轴瓦、小头衬套进行受力分析,并对连杆在自由模态和预应力模态下的动态特性进行了分析。结果表明：连杆受拉伸载荷时最大应力为199 MPa,受压缩载荷时最大应力为230 MPa,且杆身两侧会发生翘曲变形,最大变形量为0.03 mm;在相同的接触条件和约束条件下,自由模态下前10阶振型和预应力下前6阶振型的变形总是在大（小）头处、杆身与两端的过渡处、杆身的中间部位。     

开裂缺陷对木材振动性能的影响

采用快速傅立叶变换频谱仪（FFT）对含天然缺陷的杨木木材试件进行试验模态分析,得出试件的6阶共振频率、每个敲击点的虚频图和一阶模态振型。通过分析虚频图、共振频率和一阶模态振型,与无开裂木材相比,开裂木材的共振频率更低。无开裂试件的虚频图在每阶共振频率处有且只有1个峰值,且虚频曲线平滑性良好。而对于含开裂缺陷的试件,位于开裂缺陷上的敲击点的虚频图在第4、第5、第6阶共振频率上会出现2个峰值,而其他无开裂的敲击点的虚频图在任何一个共振频率上都只有1个峰值。研究表明,可以通过共振频率、模态振型来检测木材开裂缺陷,通过每个敲击点的虚频图在共振频率上峰值的变化情况可以判断出开裂的位置。     

基于有限元法的农用车辆发动机连杆动静态态特性分析

连杆是农业车辆发动机的重要组成部分,由于农业车辆作业强度大,连杆作业过程中其结构、位移及应力变化严重影响作业性能。针对以上问题,本文以某厂生产的内燃机连杆为研究对象,利用三维建模软件NX10.0建立连杆组模型。采用有限元法对连杆杆身,大头轴瓦,小头衬套进行受力分析。研究表明:连杆受拉伸载荷时最大应力为199Mpa,受压缩载荷时最大应力为230Mpa,且在杆身两侧会发生翘曲变形,最大变形量为0.03mm。对连杆在自由模态和预应力模态下进行了动态特性分析,在设置了相同的接触条件和约束条件下,得到自由模态下前10阶的振型和预应力下前6阶的振型,发现变形总是在大、小头处,杆身与两端的过渡处,杆身的中间部位。本文研究结果为指导连杆组及发动机设计提供理论依据。     

基于局部单元模态柔度差值的木质梁模拟缺陷检测

为尽早对结构和构件的最薄弱位置进行检测和评估,避免因突然破坏而导致的灾难性事故,本文通过振动测试获取了锯材的前两阶模态振型,并利用锯材损伤前后的局部模态柔度矩阵差值提出了损伤识别指标。为了验证所构建的损伤指标的有效性,通过人工切除截面质量来模拟不同损伤程度、不同损伤位置和双损伤的情景。结果表明：损伤识别指标对不同损伤程...     

基于质量参与系数的空间结构动力模型简化

本文根据大跨度空间结构的动力特性,获得了大跨度空间结构地震反应的内在特征、变形机理及其振型分布规律.针对采用传统振型叠加法分析大跨度空间结构地震反应时质量参与系数累积速度慢的特点,根据质量参与系数的定义、振型截断原理及两者间的理论关系,提出了一种适用于大跨度结构动力分析整体计算模型的简化方法.数值算例验证了本文简化方法的有效性、准确性及计算效率.数值分析结果表明,本文简化方法简单、高效,且具有足够的分析精度.     

猕猴桃复合种植对土壤动物群落特征的影响

为了解猕猴桃多样性种植(果-豆、果-蔬、果-草、果-荒)下土壤动物群落结构特征。采用手捡法和干、湿生漏斗法,对4种猕猴桃复合种植模式下的土壤动物群落进行调查。结果表明,试验共捕获土壤动物2 719只,隶属4门8纲11目45类群,土壤动物平均密度以果-豆最高,果-荒最低;类群数以果-草最高,果-蔬与果-豆次之,果-荒最少。果-草与果-荒模式下土壤动物多样性指数和均匀性指数均优于果-蔬和果-豆模式,优势度指数则相反,表明猕猴桃与农作物复合种植受到耕作活动的干扰。优势度指数的最低值和密度-类群指数的最高值均出现在果-草模式,表明果-草模式由于受较少人为干扰和较高的地表覆盖,拥有较高的土壤动物多样性和均匀度。     

不同耕作模式对土壤理化性状及旱地玉米产量的影响

为筛选北方旱农区适宜的耕作模式,在旱作大田条件下,通过4 a的田间试验,设置第1年深翻、深松、常规耕作(CK)和免耕,之后每年进行旋耕的4种耕作模式,研究了不同耕作模式下土壤蓄水保墒效果、土壤呼吸速率、玉米产量以及年纯收益的变化。结果表明,深翻模式具有较强的蓄水保水能力,可提高玉米产量,增加年纯收益,为最优耕作模式,实施后第2年土壤呼吸速率、玉米产量和年纯收益均达到最大,分别较对照提高28.78%,19.49%和33.71%;深松模式次之,免耕模式较差。第1年深翻,第2,3年旋耕的深翻模式为北方旱农区适宜推广的模式,其耕作周期为3 a,该模式对解决目前生产上由于土壤耕作方式单一引起的土壤耕作层变浅、结构破坏、蓄水保水能力变差等一系列问题具有重要的意义。     

麦收后不同耕作模式对土壤水分的影响

[目的]研究麦收后不同耕作制度和田间管理方式对农田土壤水分的影响。[方法]运用比较法,研究了麦收后小麦高茬旋耕还田模式、高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式3种处理对小麦秋播墒情的影响。通过烘干法,测定3种模式下农田土壤含水量、储水量、耗水量。[结果]3种模式的土壤含水量随土壤深度的增加呈下降趋势,且小麦高茬旋耕还田模式的土壤含水量高于高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式,高茬粉碎秸秆覆盖模式略高于高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式;小麦高茬旋耕还田模式1 m深土壤储水量大于高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式,而高茬粉碎秸秆覆盖模式的土壤储水量大于高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式;3个模式的耗水量均随着土壤深度的增加而增大。[结论]土壤深度为1 m的土壤含水量从大到小依次为小麦高茬旋耕还田模式、高茬粉碎秸秆覆盖模式、高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式。     

Grain boundary-mediated plasticity in nanocrystalline nickel

The plastic behavior of crystalline materials is mainly controlled by the nucleation and motion of lattice dislocations. We report in situ dynamic transmission electron microscope observations of nanocrystalline nickel films with an average grain size of about 10 nanometers, which show that grain boundary-mediated processes have become a prominent deformation mode. Additionally, trapped lattice dislocations are observed in individual grains following deformation. This change in the deformation mode arises from the grain size-dependent competition between the deformation controlled by nucleation and motion of dislocations and the deformation controlled by diffusion-assisted grain boundary processes.     

中俄东线直径1422mmX80钢级冷弯管设计参数的确定

为了满足中俄东线工程建设的实际需求,需要开展直径1 422 mm、X80钢级管道冷弯管设计参数的相关研究。采用AS 2885.1-2012《管道-天然气和石油管道第1部分:设计和建造》中的公式计算得出冷弯管的最大弯曲角度为6.48°;再通过冷弯管弯制过程中的应力应变有限元模拟分析,得到当弯曲角度为6~8°时,管道处于弹塑性区,满足变形要求。经过实验室及中俄东线试验段的现场验证,弯制的6.4°冷弯管回弹量及变形量均匀稳定,椭圆度、壁厚及内弧波浪度等指标均控制良好,能够满足工程要求。经过相关计算、分析及验证,最终确定中俄东线直径1 422 mm、X80钢级冷弯管的最大弯曲角度为6°,曲率半径不小于50倍钢管外径(71 100 mm)。该结果可为中俄东线天然气管道工程建设提供指导。     

大跨悬索桥动力特性的敏感性分析

以四渡河悬索桥为研究背景,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣的设置方式对大跨悬索桥动力特性的影响.结果表明,土-桩-桥相互作用对悬索桥动力特性的影响主要是以塔振动为主的频率减小;中央扣的设置使得悬索桥刚度有所增加,相应的各阶频率增大,但各类振型受影响的程度不同,其中反对称扭转振动频率和以纵飘振动为主的频率增加最为显著,并且刚性中央扣作用高于柔性中央扣.     

电动汽车阻尼可调减振器多模式切换控制研究

针对电动汽车主动悬架控制中阻尼可调减振器工作模式单一、阻尼可调范围有限的问题,为了增加减振器阻尼可调工作模式的调节范围,以某液压减振器为基础,设计了一种阻尼多模式切换可调的减振器.建立了阻尼多模式切换可调减振器的动力学模型,设计了基于INSTRON8800单通道数字控制液压伺服激振台的阻尼多模式切换可调减振器试验台架系统,进行了不同阻尼模式下的示功图曲线和"速度-力"特性曲线台架试验.结果表明:阻尼多模式切换可调减振器在不同的阻尼模式下变化明显,"阻尼力-速度"关系曲线反映了阻尼多模式切换可调减振器在压缩行程和回弹行程阻尼特性的可行性.对主动悬架系统及其控制策略的设计具有重要的理论研究价值和工程应用前景.