涡激振动能量收集的理论建模与实验验证

为了研究涡激振动压电能量收集特性,根据压电理论和尾流振子模型建立二维涡激振动的压电能量收集数学模型,对一个圆柱加双压电臂的能量收集装置进行计算分析。结果表明:输出电压随着负载电阻的增大而增大,最大输出功率存在一个最佳匹配电阻。之后开展压电能量收集风洞实验,理论分析结果与实验结果吻合,验证了理论模型的正确性。该模型对进一步设计和优化涡激振动能量收集装置有参考价值。     

基于XFlow的涡激振动压电能量收集数值研究

基于格子波尔兹曼无网格方法,利用XFlow对低质量阻尼比的单圆柱进行了涡激振动的数值模拟,数值计算结果与实验结果吻合较好。利用XFlow与Open Modelica建立流-机-电耦合计算模型求解涡激振动与高斯定律联立方程,对涡激振动压电能量收集进行了数值分析,得到不同电阻下的电压及功率输出。通过对振幅及电压时程曲线的比较得到两者相位差的变化规律。结果表明:输出电压随着电阻的增大而增大,输出功率在特定来流速度和电阻时最大。     

钢管混凝土拱桥动力特性测试

介绍了动力特性测试基本原理、常用激振方法及钢管混凝土拱桥动力特性测试时传感器布置等方面的一些考虑,分析了环境随机激振法与自由衰减振动信号谱分析法的特点及异同,测试结果表明,自由衰减振动信号谱分析法可以更好的识别结构固有频率。     

智慧公路设备横梁风振特性研究

针对智慧公路设备横梁大幅振动问题,通过分析等截面直梁受迫振动特性,结合风在横梁处绕流时旋涡脱落频率进行计算,证明横梁振动为风作用下的驻波,对应于横梁的一阶振型,振动频率与旋涡脱落频率相同,振幅与结构固有频率、激励频率和阻尼具有相关关系,固有频率与横梁直径成正比,与跨径平方成反比,随横梁质量增加而减小。当激励频率与固有频率接近时,横梁将发生大幅共振,通过提高结构刚度、增加阻尼或改善断面气动外形可抑制风振。     

油底壳有限元模态分析及实验验证

以EQ491型发动机油底壳为研究对象,通过有限元法得到了油底壳模型的固有频率和振型,运用模态实验技术,验证了有限元模型的合理性。在原始有限元模型的基础上,对油底壳模型进行约束模态分析,验证了油底壳结构的合理性,即油底壳固有频率远大于发动机机体激振频率。     

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.      

基于路面不平整度的车辆动荷载影响分析

为探讨在路面不平整度激励条件下对多轴重载车辆产生动荷载的影响,该研究从路表纵断面的波形状态入手,采用带有平衡悬架结构的三轴和四轴重载车辆模型,建立车辆振动模型的运动微分方程,采用动荷载均方根和动荷系数来分析不同路面工况和行驶工况对车辆动荷载的影响。研究结果表明：当车速在某范围内时,车辆系统的固有振动频率会接近路面不平整度的激励频率,导致动荷载达到最大。动荷系数一般在空载时最大,满载时次之,超载时最小,并应考虑车辆静荷载和动荷载的联合作用对路面结构的影响。车辆越重,其振动频率与路面不平整度激振频率越接近,产生共振的速度越小。对于这两种车型,其产生动荷载的最不利路面波长分别为9 m和12 m。该研究成果可为动载作用下路面结构响应研究提供参考。     

基于二系垂向作动器与压电作动器的动车组车体振动控制

为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动, 提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法; 基于某型高速动车组, 设计了一种在车辆二系安装垂向作动器, 在车体底架布置压电作动器, 运用H_∞鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法; 建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型, 采用H₂及H_∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置, 运用鲁棒最优控制方法设计了H_∞反馈控制器; 利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响, 比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明: 压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H₂及H_∞范数最大, 可以作为压电作动器与传感器的布置位置; 基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动, 一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大, 振动加速度抑制效果越明显, 当车辆的运行速度为200km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小10%, 当车辆的运行速度为350km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂, 二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1, 对车体刚性振动有较大抑制作用, 压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1, 对车体弹性振动有较大抑制作用。      

基于不同工况的牵引车车架有限元分析

以某型半挂牵引车的车架为研究对象,在HyperMesh中建立有限元模型,利用梁理论计算验证模型准确性。在此基础上进行车架满载时的弯曲、扭转、制动与转弯工况下的静力与模态分析。结果表明：车架最大等效应力均小于材料许用应力,满足强度要求,且固有频率避开了车辆主要的激振频率。     

变截面连续钢箱梁桥典型施工阶段涡激振动

为探讨大跨度连续钢箱梁桥在吊装施工阶段可能遇到的风致涡激振动问题,提出有效的抑振措施,以崇启6跨变截面连续钢箱梁主桥施工过程为背景,通过 1:45全桥气弹模型风洞试验,研究了大跨度变截面连续梁桥典型施工阶段主梁的涡激振动性能,试验模拟了外加阻尼的抑振措施,并基于试验现象探讨了连续钢箱梁桥的涡激振动机理.研究结果表明:当第2跨主梁架设完成后,主梁易产生涡激振动,且不满足桥梁抗风设计规范的要求.当结构阻尼比达到1.2%时,涡激振动振幅满足规范要求;当结构阻尼比达到2.1%时,施工阶段不会产生明显的涡激振动.      

流作用下悬浮隧道张力腿的涡激动力响应

利用张力腿涡激振动方程，在考虑非线性流体阻尼和参数激励的条件下，应用伽辽金法和数值积分法。计算分析了参数激励频率对张力腿1阶涡激动力响应的影响，得出了位移响应、动弯矩、动剪力与参数激励频率的关系．计算结果表明，当参数激励频率为张力腿1阶固有频率的2倍时，张力腿的位移响应与跨中点的动弯距均达到最大。     

水电机组转子轴系扭振零频的计算和共振分析

求得了某大型水轮发电机组的气隙磁场能量和电磁刚度：给出了求解轴系整体扭振固有频率的公式；计算了额定运行工况下零频的数值；分析了零频随激磁电流和有功功率变化的规律和零频与工频相接近而发生共振时的幅频特性。     

受电弓试验台垂向激振系统设计

针对受电弓综合性能试验系统中垂向激振系统的设计及控制问题开展研究,对激振系统的结构及参数确定方法进行了分析.建立了以高性能伺服电机为核心由微机控制的激振系统,在对该系统动态响应分析的基础上提出了激振系统频率控制和振幅的闭环控制策略,并对振动过程实时控制程序的编程方法进行了详细分析.提出的激振方式及其控制方法应用于质量较...     

水泥稳定碎石基层振动成型方法的研究

水泥稳定碎石室内试验目前均采用击实法成型,不符合振动对多集料压实有效的原则且反映不出水泥稳定碎石级配类型对强度的影响;在自行研制的振动成型设备上,对3种结构类型的水泥稳定碎石进行振动压实试验,考察了频率、离心力、振幅对压实效果的影响,试验结果表明当频率、离心力保持不变时,存在最佳振幅;激振强度对压实的影响存在阈值;给出了各结构类型级配的最佳振动参数,并根据压实特性及工程实践给出了室内振动压实试验标准参数;比较了击实法与振动方法对水泥稳定碎石物理指标的影响。     

双钢轮振动压路机拍振对驾驶室振动影响的研究

为减小双钢轮振动压路机拍振对驾驶室振动的影响,提高零部件的可靠性及驾驶员乘坐的舒适性,对某国产双钢轮振动压路机驾驶室的振动进行测试与分析,同时建立压路机驾驶室的四自由度振动模型并进行Matlab仿真。仿真结果表明,通过调节前后振动轮激振频率差Δf可减小拍振对驾驶室的影响;机架与驾驶室之间采用较小阻尼减振块时,驾驶室振动加速度峰值明显降低,且峰值较稳定无明显的波动,可有效降低拍振对驾驶室振动的影响。     

非公路车辆驾驶员座椅悬架动态特性研究

对当前应用较为广泛的一种驾驶员座椅悬架的动态特性进行了试验研究。研究表明：系统的振动固有频率、阻尼比、位移传递率以及响应加速度均方根值均与等效簧载质量（即驾驶员体重）有关;试验过程中座椅悬架在低频小振幅激振时出现“锁止”现象,其位移传递率的峰值频率随激振幅值的增加而减小,在位移激振幅值较小时。试验测得的位移传递率的峰值频率大于理论研究结果。     

机车打滑时传动系统的自激扭转振动

为研究机车发生打滑时传动系统扭转振动,针对机车单轮对传动系统,考虑轮对以及电机与轮对间的扭转刚度,建立了简化的机车传动系统扭转振动方程.当轮轨间的平均蠕滑率超过临界蠕滑率时,产生了传动系统扭转振动极限环,表明传动系统产生了自激振动.对不同工况下传动系统扭转振动频率的计算结果表明,当自激振动发生时,系统的扭转振动频率与其扭转固有频率一致.因此,检测轮对的扭转振动频率可以判断车轮是否打滑.     

客车车身骨架动态特性分析

以某客车为例,建立了该客车车身骨架的有限元模型.对整车模型进行了模态分析和谐响应分析,结果表明:在车身的第十三阶振型至第十六阶振型中,车身结构模型的中后段变形较大,尤其是发动机底架后段变形较大,当外界激励频率接近固有频率时,会发生共振;当外界激励频率在50,91 Hz时,车身骨架结构模型中后端和尾部振动的幅值较大,该激...     

不确定结构振动的递阶分散鲁棒控制方法

基于线性矩阵不等式,给出了递阶分散的鲁棒控制设计方法,以解决不确定建筑结构的振动控制问题．通过悬臂梁的振动试验,设计了基于Matlab／xPC的实时振动控制系统,利用压电智能材料实现了悬臂梁半物理实时数据采集与控制试验．试验结果表明,当结构的质量发生变化时,递阶分散控制方法能很好地对结构振动进行控制．时域分析表明,结构衰减速度随着与振源距离的增大而显著加快．试验证明了递阶分散鲁棒控制方法对不确定结构振动控制的可行性和有效性．     

内燃机气体激振力矩相位特性与应用

通过仿真计算研究了内燃机激振力矩简谐分量的相位特性，并分析了简谐力矩相位对扭转振动计算结果的影响和激振力矩简谐分量与曲轴扭转振动简谐分量相位特性的关系．结果表明：简谐力矩相位对扭转振动计算结果的影响较大，进行曲轴扭转振动计算时必须考虑激振力矩相位；用简谐扭转振动相位诊断故障缸方法是可行的．