上游静止柱体对圆柱体结构尾激振动的影响

文章运用半隐式特征线分裂算子有限元算法对串列布置的静止上游柱体和下游圆柱的尾激振动问题进行了数值模拟研究。数值结果表明:上游柱体结构的形状、尺寸比(d/D)和折减速度(Ur)三个参数对下游圆柱体结构的动力响应、运动轨迹与涡脱落模态有着显著的影响,且与单圆柱工况相比存在明显区别;随着尺寸比的增大,上/下游柱体结构之间的互扰作用会由流致效应逐渐转变为尾流效应,使得频率特性发生变化,并会导致下游圆柱体结构的振动响应增强;当d/D=0.5和1.0时,下游圆柱体结构的运动轨迹主要为“8”字形;当d/D=1.5时,除了“8”字形外,运动轨迹还会呈现双弯刀形、“双8”字形和不规则形状。通过对流体力系数与位移时程曲线及位移PSD曲线特性进行分析,揭示了其相互作用的内在机理。另外,下游圆柱体结构的尾流场特性也会随参数的变化而变化,其涡脱落模态主要为2S、P+S和2P三种。     

燃机动力学建模中复杂结构处理方法研究

提出了三种以动力学相似为基础的转子动力学建模关键技术,并以某型燃气轮机建模为例,对该关键技术进行了验证。利用三种方法,对该燃气轮机的动力学特性进行研究,并与整机试验结果进行了对比。结果表明,动力学分析的准确程度主要由模型决定,本文所提出的三种建模关键技术能够反映结构的真实特性,可用于具有类似结构的双转子系统。     

某磁浮大跨斜拉桥竖向刚度限值研究

以某磁浮轨道交通(40+80+228+228+80+40)m大跨钢箱梁斜拉桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件UM分别建立桥梁和磁浮列车模型。基于车桥耦合振动方法,针对2列磁浮列车相向行驶并在主跨跨中交会的最不利情形,进行列车以不同速度通过桥梁时不同梁高下车桥系统的动力响应及磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值研究。结果表明:磁浮列车的竖向动力响应随车速的增大而显著增大,时速从40 km增大到140 km时,列车竖向动力响应增幅达到120%以上;车体竖向加速度和Sperling指标不是桥梁结构刚度限值的控制因素;磁浮列车的悬浮间隙对梁体刚度变化较为敏感,随着梁体刚度逐步增大,悬浮间隙的波动变小,梁体挠跨比减小约25%,悬浮间隙波动减小幅度达35%,悬浮间隙可作为中低速磁浮大跨桥梁结构刚度限值的控制指标;梁体挠跨比1/3015可作为磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值。     

冲压机械振动对高铁桥梁及行车动力影响分析

高速铁路桥梁的平顺性和稳定性对运营列车的平稳性和安全性有很大影响。为研究冲压机械产生的外部振动激励对高铁桥梁的影响,首先通过对此机械引起的地面振动进行实测,并结合有限元分析软件,确定最大冲击荷载作用下产生的地面振动及传播至桥墩处的振动;然后通过建立列车-轨道-桥梁耦合动力学模型,将桥墩处的地面振动作为激励输入,分析列车以不同速度通过时车辆、桥梁动力学响应。结果表明:地面冲击振动有限元模型计算结果与实测结果基本相符,验证了模型的可靠性;地面振动对桥梁响应会产生一定的影响,距振源50 m处地面振动对桥梁所产生的影响较距振源80 m处(桥墩处)的大,但对运行车辆的影响很小;随着车速由250 km/h至350 km/h,车辆及桥梁各结构的动态响应均有所增大,但都未超出安全限值。因此,冲压机械冲击作用导致的地面振动对列车-轨道-桥梁系统动态服役性能影响非常有限。     

Layout optimization of an inertial energy harvester for miniature underwater mooring platforms

Comprehensive analyses of the layout influence on power performance of a low-frequency miniature horizontal-pendulum-type inertial energy harvester for underwater mooring platforms are presented in this article. The mathematical models are obtained utilizing the Newton-Euler method. The power performance is evaluated by simulations over different parameters, such as damping, excitation frequency, and layout position. Simulation results indicate that the harvester can extract energy from low-frequency excitations over the range of 0.1 Hz–0.4 Hz, and maximum output power can reach to 0.7 W under excitation frequency f = 0.4 Hz. Different layout positions influence the energy harvesting performance of the harvester dramatically. Changing the layout position to positive value can enhance and broaden the power performance. The amplitude responses with different layout positions do not show resonant characteristics, even near the natural frequency of the harvester, due to large amplitude vibrations and strong nonlinear characteristic. As excitation frequency f = 0.4 Hz, there is a zero output power point appears at layout position d = −1.3 m. Moreover, the harnessed power has a quadratic relationship with the layout position value.     

频繁爆破下隧道内振动传播的数值研究

为揭示频繁爆破下隧道内振动传播衰减规律,文章以蒙华铁路段家坪隧道为工程背景,利用LS-DY NA建立了三维隧道模型,模拟分析了多次爆破下隧道内近区和中远区的振动传播规律。结果表明,质点垂向峰值振速随距离和爆破次数的增大而减小,少数振速有增大的现象;近区振动衰减较快,中远区振动衰减比近区缓慢;中远区a值比近区至少小12.5%,但整体上二者的a值随爆破作用次数的增加呈缓慢上升趋势;系数K随爆破作用次数的增加而降低,近区K值降低速率普遍大于中远区,且近区K值比中远区至少大29.1%;频繁爆破下,中远区比近区较符合萨道夫斯基经验公式。     

气动弹簧在绞吸挖泥船低频振动控制中的应用

针对绞吸挖泥船铰刀旋转切削岩石时产生的低频振动问题,基于气动弹簧的结构形式、受力分析及固有频率低的特点,研究气动弹簧在绞吸挖泥船上的应用方案,并利用船体和生活楼的位移反馈信号控制气动弹簧减振系统的工作状态,同时还介绍了船舶设计过程中需注意的问题。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

Singular perturbation composite control of a free-floating flexible dual-arm space robot

The Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot is a highly nonlinear and coupled dynamics system. In this paper, the dynamic model is derived of a Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot holding a rigid payload. Furthermore, according to the singular perturbation method, the system is separated into a slow subsystem representing rigid body motion of the robot and a fast subsystem representing the flexible link dynamics. For the slow subsystem, based on the second method of Lyapunov, using simple quantitative bounds on the model uncertainties, a robust tracking controller design is used during the trajectory tracking phase. The optimal control method is designed in the fast subsystem to guarantee the exponential stability. With the combination of the two above, the system can track the expected trajectory accurately, even though with uncertainty in model parameters, and its flexible vibration gets suppressed, too. Finally, some simulation tests have been conducted to verify the effectiveness of the proposed methods.