卷筒转速调谐的起重机振动控制机理研究

针对起重机的结构振动问题,提出一种基于卷筒转速调谐的起重机振动控制方法,其原理是通过调整起升和变幅机构的卷筒转速产生期望的阻尼,实现对随机载荷激励下结构动态响应峰值抑制。通过建立起重机变幅平面内两自由度动力学方程,求解方程得到固有频率、振型、响应等特性,最终得到基于卷筒转速调谐的起重机振动控制方程,是开展随机激励下起重机振动控制策略和算法研究的理论基础及将该方法应用于工程实践的关键。     

载荷作用下舰船主传动系统振动控制方法

传统方法在进行舰船主传动系统振动控制时,存在最大位移过大问题,振动控制效果不佳,为此,本文提出一种载荷作用下舰船主传动系统振动控制方法。利用Ansys软件构建载荷作用下舰船主传动系统的有限元模型,通过Lanczos法对有限元模型实施模态分析,同时不对边界位移条件进行约束。根据模态分析结果,构建振动控制方程对载荷作用下舰船主传动系统进行振动控制。为了验证系统振动控制方法的最大位移控制效果,设计对比实验。实验结果表明,该方法的最大位移小于原有方法,实现了性能突破。     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

基于功率方程的圆柱体涡激振动研究

针对预测结构涡激振动响应的半经验性模型,根据动力学普遍方程(达朗贝尔-拉格朗日原理)建立了自由振动圆柱的涡激振动功率方程模型。该模型的建立过程不需要引入经验性参数,是研究流固耦合问题的一般方法,适用性强,易于拓展。为了评估自由振动圆柱功率方程的可靠性,利用计算流体力学(CFD)数值模拟提供的流场信息对功率方程进行求解并与实验结果进行对比。结果表明该模型能够有效地预报圆柱的涡激振动响应。     

智能结构应用于船体振动控制的研究

本文从机电耦合弹性体的理论出发,运用Hamilton原理建立一般机电耦合系统的动力分析模型,并推导出有限元分析的耦合系统方程、作动方程及检测方程.以此为基础进行压电控制系统设计.应用LQG算法对简化舱段船壳的振动控制表明,增大结构的阻尼,使结构的振动降低,有效地控制结构振动.     

中厚耦合板结构的振动特性分析

基于Mindlin板理论,采用改进傅立叶级数的方法对任意弹性边界条件和耦合条件下的耦合板进行了振动分析。为建立通用的结构模型,在耦合板结构的耦合边上均匀布置六种类型线性约束弹簧模拟耦合条件,在非耦合边上布置五种类型的线性约束弹簧模拟边界条件。耦合板结构的弯曲振动位移函数和面内振动位移函数表示为标准的二维傅立叶余弦级数和辅助级数的线性组合,通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。利用Hamilton原理建立求解方程,推导出中厚耦合板结构的振动控制方程的矩阵表达式,通过求解矩阵方程可以得到耦合板结构的固有频率和响应。通过数值仿真分析计算,并与有限元结果和实验进行比较,验证了该方法的准确性。     

基于传递矩阵法的纵肋圆柱壳振动特性计算

基于传递矩阵法,结合振动微分方程,提出一种计算纵肋圆柱壳自由振动特性的周向传递矩阵法.该方法基于板壳理论和圆柱壳振动控制方程,推导出圆柱壳周向传递的场传递矩阵和纵肋处的点传递矩阵,结合圆柱壳边界条件,得到频率方程,利用精细时程积分法原理,可保证计算的精度.将计算结果与有限元解进行比较,验证方法的有效性,同时比较传递矩阵...     

基于流固耦合的U型管流致振动数值分析

利用ANSYS＋CFX双向耦合的方法对换热器U型管的流致振动问题进行仿真分析。分别建立大涡模拟的流体控制方程和结构振动的控制方程,得到掠过U型管流体的升力系数、阻力系数曲线以及U型管振动加速度级谱线。分析表明,结构振动的主要频率成分在流体升力和阻力变化频率和结构本身的固有频率附近,可为工程实践提供参考,具有理论和实践价值。     

圆形薄板在任意弹性边界条件下的自由振动分析

采用改进的 Fourier-Bessel 级数方法和 Rayleigh-Ritz 法对任意弹性边界条件下的圆形薄板进行自由振动分析。通过将圆板的位移函数表示为 Fourier-Bessel 级数和辅助级数的组合,有效地解决了位移函数在边界处的不连续性问题。最后,应用 Rayleigh-Ritz 法建立了圆板自由振动的矩阵方程,所有振动参数可以通过求解矩阵方程得到。方程特征值对应着圆板振动的固有频率,特征向量对应着圆板振动的振型模态。通过数值仿真计算结果与文献、有限元结果对比,证明了该方法的正确性。     

减摇鳍系统自适应反演滑膜控制的设计及仿真研究

为减少船身振动,提高其航行性能,首先建立减摇鳍水动力控制方程,并结合滑模控制理论制定相应的滑模控制策略,对船身振动进行抑制。研究表明:在同等扰动强度下,经过滑模控制的减摇鳍需要的摆动角度大大降低,具有较高的振动控制效能。同时,整个控制过程具有较高的鲁棒性,系统稳定性好。     

海洋立管悬挂状态的固有频率和振型

文章把悬挂状态的立管简化为一端固定一端自由的梁模型,考虑截面性质和有效张力及质量的变化,其控制方程为变系数的四阶偏微分方程,运用微分变换方法推导了固有频率和振型的数值计算方法。通过数值算例验证了文中方法的有效性,考察了收敛速度的变化情况,讨论了立管末端的悬挂器具对固有频率和振型的影响,并结合工程实际,给出了若干海况下立管悬挂状态时在飞溅区的共振区域。     

砂性地基自动化集装箱堆场ARMG基础分段长度

弹性地基梁具有施工速度快、经济效益高、结构刚度大等优点,是目前自动化集装箱堆场ARMG基础的优选方案。依托某境外砂性地基上的自动化集装箱堆场工程,利用有限元软件建立不同分段长度的ARMG基础模型,分析了弹性地基梁对分段长度、地基不均匀沉降和温度的敏感性。结果表明,在ARMG轮压作用下,弹性地基梁的弯矩和接缝剪力随梁长增大而增大,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;当地基发生不均匀沉降时,梁长越大ARMG基础对不均匀沉降的适应性越强,梁长超过10 m后,梁内弯矩和接缝剪力趋于稳定;温度对梁内力影响较小,温度引起的弯矩随梁长增大而增大,当梁长大于25 m,温度引起的弯矩趋于稳定。     

计算水平桩的修正双参数法

指出了双参数法微分方程在公式推导与参数取值方面存在的不足,对微分方程中深度的幂数进行了修正并推导出计算公式。修正参数后的推导公式克服了原公式取值只能为正整数1和有限个小数的缺陷,使取值可取任意整数和小数,从而拓宽了参数的取值范围。当桩在弯矩和水平力共同作用时,利用桩的边值问题可求得桩身各截面的弯矩、剪力、位移、转角。实例计算证明,用修正后的幂数作为参数,推导正确,取值灵活且与实测值很接近。     

碳纤维加固混凝土梁抗弯承载力计算

在试验研究的基础上,提出了碳纤维加固混凝土梁的抗弯承载力计算方法,并与实测值进行了比较。结果表明二者吻合较好,且有一定安全度。     

采用局部的微分求积法求解激波管问题

The localized differential quadrature (LDQ) method is a numerical technique with high accuracy for solving most kinds of nonlinear problems in engineering and can overcome the difficulties of other methods (such as difference method) to numerically evaluate the derivatives of the functions.Its high efficiency and accuracy attract many engineers to apply the method to solve most of the numerical problems in engineering.However,difficulties can still be found in some particular problems.In the following study,the LDQ was applied to solve the Sod shock tube problem.This problem is a very particular kind of problem,which challenges many common numerical methods.Three different examples were given for testing the robustness and accuracy of the LDQ.In the first example,in which common initial conditions and solving methods were given,the numerical oscillations could be found dramatically;in the second example,the initial conditions were adjusted appropriately and the numerical oscillations were less dramatic than that in the first example;in the third example,the momentum equation of the Sod shock tube problem was corrected by adding artificial viscosity,causing the numerical oscillations to nearly disappear in the process of calculation.The numerical results presented demonstrate the detailed difficulties encountered in the calculations,which need to be improved in future work.However,in summary,the localized differential quadrature is shown to be a trustworthy method for solving most of the nonlinear problems in engineering.     

柔性立管阻力特性试验数据处理技术

本文提出3种数据处理方法分析均匀来流中柔性立管的初始阻力特性。首先通过分析柔性立管在均匀来流中的变形及振动情况,分离出立管流向的初始变形对应的弯曲应变。根据复杂梁的弯曲变形理论,建立起弯曲应变与平均阻力之间的微分方程。随后,针对试验中获取的立管轴向力及立管表面弯曲应变,提出计算平均阻力的数据处理方法,并进行算例验证与分析。最终使用提出的数据处理方法分析试验数据,得到立管表面各截面处的阻力分布。     

动态刚度矩阵在曲轴动态特性分析中的应用(英文)

应用动态刚度矩阵法分析曲轴的动态特性.曲轴被简化为一系列的连续梁单元.在给定力和位移边界条件下,得出了考虑转动惯量和剪切变形影响的空间连续梁单元的动态刚度矩阵.总动态刚度矩阵按照常规有限元方法进行组装.采用Wittrick-Wlliams(W-W)算法和常规算法分别计算了曲轴系统的特征值和特征向量.应用本文方法、有限元方法以及相关实验数据分析了4缸直列内燃机曲轴的动态特性.通过比较,验证了文中方法的有效性和精确性.     

带径向边裂纹圆盘的权函数和旋转应力强度因子

采用裂纹在均布压力作用下的应力强度因子为参考载荷,通过Petroski和Achenbach的裂纹面张开位移公式推导出了内壁带径向边裂纹的圆盘的权函数,进而得到了计算旋转圆盘裂纹尖端处的应力强度因子公式.该公式可计算旋转圆盘在不同裂纹深度、转速、材料和尺寸情况下的应力强度因子.与有关文献比较,表明本文的公式具有良好的精度.同时文中还研究了旋转圆盘应力强度因子随裂纹深度和圆盘直径之间的变化规律,方便了工程应用.     

方形蜂窝夹芯夹层板弯曲问题的新解法

文章针对方形夹芯夹层板弯曲问题提出了一种新的解法。所提方法未采用传统的芯层均匀等效做法,而直接对其离散的模型进行分析,考虑芯层的离散特性,将离散芯层和上下面板结合起来,运用能量原理建立方形蜂窝夹芯夹层板统一的弯曲控制方程。假设夹层板位移为双傅立叶级数形式,采用伽辽金法求解。对固支和简支矩形方形蜂窝夹芯夹层板数值仿真结果表明,文中方法得到的结果与有限元数值解吻合良好。该方法为有效、快捷地分析夹层板的力学性能提供了新的方法和途径。     

钢筋混凝土梁承载力分析的打靶法及其应用

根据钢筋混凝土(RC)梁静力学分析的虚功原理,导出了考虑钢筋和混凝土非线性材料特性及梁身剪切变形的RC梁静力分析控制微分方程与边界条件。将得到的控制方程转化为由6个一阶常微分方程构成的非线性微分方程组边值问题,从而采用非线性打靶法研究RC梁的静力学行为,得到了RC梁的位移与弯矩响应。对比RC梁Timoshenko模型与Euler-Bernoulli模型分析结果,验证了所展开分析的正确性、参数研究了RC梁的剪切效应,以及通过RC梁的弯矩分析,得到非线性RC梁弯矩调幅系数;通过RC梁的正应力分析,得到了RC梁的裂纹分布区域。