压电双晶片执行器驱动位移有限元分析与实验研究

采用有限元分析软件对压电悬臂梁驱动位移进行静态分析,同时对驱动器静态位移进行理论计算与实验测试.将有限元分析与理论分析结果和实验测试结果进行对比分析,三者的结果具有良好的一致性,证明了利用有限元分析软件对双晶片悬臂梁结构静态驱动位移分析是正确的,为双晶片结构中压电片和弹性梁的优化设计提供了新方法.     

压电双晶片执行器驱动位移有限元分析与实验研究

采用有限元分析软件对压电悬臂梁驱动位移进行静态分析,同时对驱动器静态位移进行理论计算与实验测试.将有限元分析与理论分析结果和实验测试结果进行对比分析,三者的结果具有良好的一致性,证明了利用有限元分析软件对双晶片悬臂梁结构静态驱动位移分析是正确的,为双晶片结构中压电片和弹性梁的优化设计提供了新方法.     

基于递阶优化算法的高铁周转箱标准研究

基于对铁路平托盘标准化研究成果中的2种推荐托盘规格(1 200 mm×1 000 mm、1 200 mm×800 mm)进行考虑,为了设计出与1 200 mm×1 000 mm或1 200 mm×800 mm相匹配的周转箱,并且尺寸要符合ISO物料包装标准模数600 mm×400 mm,最后选用600 mm×400 mm作为周转箱的底面尺寸.利用递阶优化算法研究适用于高铁快运的周转箱标准.在对3种高铁车型的载箱效率进行分析后,得出600 mm×400 mm×335 mm的周转箱尺寸理论最优解.     

基于支路法的串联谐振分析

为有效分析电力系统串联谐振引起的支路谐波过电流问题,提出了基于支路法的串联谐振分析方法,应用该方法对三母线系统和IEEE14节点系统进行了测试分析,并与成熟的模态分析法,即通过求解网络导纳奇异矩阵特征根分析谐振机理的方法进行了比较. 利用串联支路出现导纳极大值获得的谐振频率与利用模态分析法得到的谐振频率相近这一结果表明,提出的方法能准确地识别电力系统中的串联谐振频率,有效分析串联谐振问题,具有较好的实用性.      

电气化高速铁路接触网微风振动特性

为评估接触线微风振动现象对接触网运营的的影响,计算不同风速下的接触线风振幅值,基于模态分解法推导了电气化高速铁路接触网垂直方向上的微风振动方程.首先求解出接触网的固有频率与振型,然后推导作用在接触线上的微风激振力,最后计算接触网在发生微风振动时,不同风速作用下各频率对应的振幅.分析风速、频率与振幅的对应关系.结果表明,接触线微风振动的最大幅值一般在1 mm以内,不会产生输电线微风振动时类似的振动幅值;文中算例接触线微风振动最大幅值出现在风速为1.44 m/s时,仅有0.96 mm,不会对电气化铁路的实际运营造成显著影响.      

红外热像仪微扫组件的模态分析

研究红外热像仪的集成式压电驱动两自由度微扫组件的动力学特性,使用基于理论分析和实验测试柔性铰链机构的两种方法,根据拉格朗日方程建立微扫组件的运动微分方程,推导出系统固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微扫组件进行仿真分析,得到微扫组件有效工作的谐振频率和振型,并对微扫组件的模态频率进行了实验测试,对有限元计算的结果与实验结果的一致性进行对比分析.结果表明,其理论分析正确,数值分析可靠.     

磁谐振无线电能传输串并式模型频率分裂研究

等效负载与线圈间距的改变,会导致磁谐振无线电能传输(WPT)系统出现谐振频率分裂,严重影响其传输效率.针对两线圈磁谐振WPT系统的串并(SP)式模型,基于等效电路理论,推导出了电流有效值表达式,采用Matlab仿真分析了等效负载、线圈间距改变时的谐振频率分裂现象.结果表明:磁谐振WPT系统的谐振频率与等效负载及线圈间距密切相关,等效负载大于某阈值或者线圈间距小于某阈值时均会导致谐振频率漂移并出现频率分裂;并且相对于等效负载,系统谐振频率的漂移对线圈间距变化更为敏感.     

带金属柱的背腔式矩形贴片天线的谐振频率

采用有限元和界面积分公式混合的数值方法对带金属柱的背腔式矩形贴片天线进行分析，通过分析输入阻抗，详细讨论了金属柱的大小和馈电点的位置对天线谐振频率的影响．结果表明，天线的谐振频率随金属柱的尺寸增大而上升，且背腔式贴片天线的内部场结构也与普通贴片天线不同．     

基于开口谐振环的K波段超材料微带天线尺寸优化设计

利用经典开口谐振环提升微带天线增益,首先分析了开口谐振环的谐振频率关于环外径和环宽度的变化关系曲线,然后建立了微带天线仿真模型,并将周期性排列的开口谐振环放置于微带天线基板周围,通过调节开口谐振环的环外径和环宽度达到与24 GHz(K波段)微带天线的匹配,最终在环外径为1.05 mm,环宽度为0.1 mm时天线增益取得最优值。仿真结果表明:基于开口谐振环超材料微带天线增益从7.926 1 dB增加到10.339 dB,提升了30%,同时超材料微带天线E面和H面的半功率波瓣宽度分别减小了26°和36°,减弱了侧向辐射。     

单级光伏并网多逆变器系统并联交互影响分析

在弱电网条件下，多逆变器间、多逆变器与电网间的动态交互作用影响着电力系统的电能质量和稳定性，易引发谐波谐振等问题. 为了研究单级光伏并网多逆变器系统的谐波谐振特性，考虑光伏源与系统之间的交互作用，采用模态分析法对谐振问题进行了系统的分析与讨论. 首先，根据三相单级式光伏并网系统结构及控制策略，建立了多逆变器戴维南等效模型；其次，通过构建多逆变器系统节点导纳矩阵，应用了一种能够确定系统谐振频率、谐振中心以及各节点参与程度的模态分析方法，从逆变器台数、外界环境、输电距离3个方面研究了系统谐振特性与变化规律；最后，基于MATLAB/Simulink仿真平台，通过搭建三相单级式光伏并网多逆变器系统仿真模型，验证了模态分析法的正确性与有效性. 研究结果表明:当逆变器台数增加时，低频谐振频率呈降低趋势，依次为30、27、25次谐波，高频谐振频率为2 230 Hz保持不变；当外界环境温度降低时，低频谐振频率逐渐升高，依次为22、23、24次谐波，高频谐振频率固定约为2 225 Hz；当输电距离增长时，低频与高频谐振频率均逐渐降低且变得接近.      

Resonance Characteristics of Piezoelectric Resonator Based on Digital Driving Circuit of Field-Programmable Gate Array

Piezoelectric resonators are widely used in frequency reference devices, mass sensors, resonant sensors(such as gyros and accelerometers), etc. Piezoelectric resonators usually work in a special resonant mode. Obtaining working resonant mode with high quality is key to improve the performance of piezoelectric resonators. In this paper, the resonance characteristics of a rectangular lead zirconium titanate(PZT) piezoelectric resonator are studied. On the basis of the field-programmable gate array(FPGA) embedded system, direct digital synthesizer(DDS) and automatic gain controller(AGC) are used to generate the driving signals with precisely adjustable frequency and amplitude. The driving signals are used to excite the piezoelectric resonator to the working vibration mode. The influence of the connection of driving electrodes and voltage amplitude on the vibration of the resonator is studied. The quality factor and vibration linearity of the resonator are studied with various driving methods mentioned in this paper. The resonator reaches resonant mode at 330 kHz by different driving methods.The relationship between resonant amplitude and driving signal amplitude is linear. The quality factor reaches over 150 by different driving methods. The results provide a theoretical reference for the efficient excitation of the piezoelectric resonator.     

ANALYZING ON THE VIBRATION CHARACTERISTICS OF A MICRO PIEZOELECTRIC ROBOT IN PIPELINE

IntroductionIt is very important to master the locomotionprinciple of a micro piezoelectric actuator for peo-ple to design a micro piezoelectric actuator or arobot. so far,experimental method has been theonly approach available to design a micro piezoelec-tric actuator or a robot[1～ 4 ] .As a result,itis diffi-cult to make a parameterized design or an optimaldesign for a micro piezoelectric robot. Therefore,it is in dire need to constitute the locomotion equa-tion of the robot. In the paper,t…     

弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征

为研究军用重载铁路路基动响应空间分布特征,通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150～600?kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussin...     

纤维格栅增强水泥混凝土的弯曲力学特性

为研究纤维格栅类型、纤维格栅表面处理及粗集料最大粒径对水泥混凝土弯曲力学特性的影响,对14组150 mm× 150 mm ×600 mm的水泥混凝土试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程,探讨了纤维格栅与水泥混凝土相互作用的力学机理,提出了纤维格栅使用的若干建议.结果表明:试件属于脆性破坏;纤维格栅明显改善了水泥混凝土的弯曲力学特性,使水泥混凝土的抗弯强度提高6.62％ ～31.40％;与粗集料最大粒径为40mm时相比,粗集料最大粒径为20mm时,水泥混凝土的抗弯强度提高2.72％ ～9.97％;纤维格栅表面经环氧树脂处理后,试件的抗弯强度提高8.30％ ～ 11.88％.     

基于小滚轮高频激励的高速列车齿轮箱箱体振动试验

为探究高速列车齿轮箱箱体振动特性和疲劳损伤, 应用小滚轮高频激励台架试验, 将滚轮表面加工成径跳量幅值为0.05 mm的13阶多边形, 可等效成20阶车轮多边形, 研究了某型齿轮箱箱体在不同垂向载荷与速度工况下的振动特性; 通过雨流计数法及Miner线性损伤法则, 分析了齿轮箱箱体单位时间应力累计损伤。研究结果表明: 受齿轮箱箱体共振影响, 不同垂向载荷与速度工况下, 高速列车运行速度为200 km·h-1时, 齿轮箱箱体各测点的垂、横向加速度均方根值均为最小; 当垂向载荷为23 t时, 大部分测点的垂、横向加速度均方根值均为最大; 齿轮箱箱体存在573 Hz的局部固有频率被激发共振, 其原因是试验速度为100 km·h-1时试验台发生共振, 以及试验速度为300 km·h-1时, 受到20阶多边形车轮转频约580 Hz的主频激扰; 车轮初始速度从0加速到200 km·h-1及从300 km·h-1减速至0的速度等级之间时, 齿轮箱箱体各测点的单位时间应力累计损伤波动较大, 其余速度等级段各测点的单位时间应力累计损伤波动很小; 单位时间应力损伤最大值出现在大齿轮箱齿面观察孔, 为3.72×10-10, 损伤最小值位于小齿轮箱轴承正上方, 仅为8.29×10-18。可见, 箱体共振、试验台减速运行、速度等级对齿轮箱箱体振动加速度影响较大; 非共振、试验台不减速运行、相同速度等级下, 垂向载荷对单位时间应力累计损伤影响甚微。      

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).