基于混和法的齿轮箱基座动力学特性全频域计算

统计能量法(SEA)在航空航天和船舶领域进行动力学环境预报方面有着广泛应用,适用于大型、复杂结构与高频率激励环境.但该方法在计算中低频振动噪声时,由于众多子系统动力特性差异,动力响应计算将产生很大误差,出现SEA失效问题.近年来出现的FE-SEA混合模型方法可有效解决这一问题,并能实现大型复杂结构的全频域一体化建模,在统一平台上进行低频、中频和高频计算及结果输出,简化建模和不同软件下模型转换,是非常适用于工程的一种方法.本研究探索采用具有上述功能的VA One软件进行舰艇基座全频域混和法动力学预报,这是国内外的首次探索,具有重要学术与工程价值.     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

基于混合法的内部结构声分析

有限元法（FEM）是广泛接受的分析耦合结构声（SA）系统动力响应的预报工具。由于随频率增加计算模型也增加导致基于单元的方法在实际中约束在低频段。一种替代方法是基于间接Trefftz法的基于波动方法（WBM）。但WBM的不足之处在于高计算效率只针对中度复杂的几何模型。为了利用两者的优势：FEM的广泛应用和WBM的高收敛特性,提出了混合FE-WB预报法（FEM-WBM）。基本原理是将FE模型中较大且几何简单的部分采用WBM代替。得到的耦合模型仍具有较少的自由度。简要描述了FEM、WBM以及混合FEM-WBM的理论基础。最后将该方法应用于一个简单的结构声模型,理论分析结果与数值仿真计算结果吻合较好,该混合方法有潜力覆盖中频段。     

三类边界条件下隔水套管涡激非线性振动的比较分析

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,考虑3类不同的边界条件,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.应用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,采用了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了不同边界条件下流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明：流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了3类不同边界条件下隔水套管的涡激非线性动力响应,揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.     

Quasisteady theory for the hydrodynamic forces on a circular cylinder undergoing vortex-induced vibration

Vortex-induced vibrations of a rigid circular cylinder were studied by constructing a theory based on a wake oscillator model under quasisteady approximations, thereby evaluating vortex-induced hydrodynamic forces acting on the cylinder. A lock-in limit line representing the boundary for the occurrence of frequency lock-in was also theoretically derived. Hydrodynamic forces in forced oscillation problems estimated by the theory were compared with measured ones. Although some discrepancies were found, particularly in cases with high-frequency oscillations, good agreement was achieved in most cases. Accordingly, we conclude that the present theory captures well real phenomena in the wake downstream of a cylinder subjected to a flow.     

深水试验水池大型升降平台多电机同步控制

深水试验水池是开展深海装备开发必不可少的试验手段,大型升降平台是其中的关键设备.大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一.同步控制算法的优劣直接影响系统的性能与可靠性.提出深水试验水池大型升降平台多电机同步协调控制系统构成方案,并提出一种新的基于拉力死区误差均衡及中心耦合误差的升降平台多电机同步协调控制策略,实现了拉力控制和位置控制的解耦;同时,提出了多电机控制的升降平台仿真系统,其仿真结果表明:所提出的控制策略同步稳定性能高、收敛速度快,具有很高的应用价值.     

基于多层动网格技术的流固耦合方法研究

从弱耦合的角度出发,对某型跨声速风扇叶片做了第一阶扭转振动模态下的流固耦合验证计算,采用三维线性插值方法,通过商用软件ANSYS和CFX实现了计算结构动力学和计算流体力学之间的数据交换,从而使固体域与流体域顺序祸合.应用多层动网格技术解决了固体域模型在流场中运动受到流体网格尺寸制约的问题.计算结果表明,模拟结果可以预估叶轮系统的模态气动阻尼系数,具有工程参考价值.     

机械端面密封的动力学特性分析

对机械端面密封的动力学过程进行分解,建立了机械密封的运动模型,分析了机械密封环在外界干扰作用下密封环的振动特性,并利用Matlab编程对运动微分方程进行求解,得出了密封环振动过程中任意时刻的密封端面的液膜厚度分布、液膜压力分布、接触压力分布以及机械密封的泄漏量,并对密封环的稳定性和影响密封环振动的因素进行了分析.     

锚绞机带式制动器热-结构耦合分析

采用三维CAD软件SolidWorks建立了带式制动器组件的三维实体模型,对其进行瞬态温度场、应力场以及沉头螺钉失效机理等热-结构耦合分析,揭示了瞬态制动过程制动器和摩擦片内部温度场和应力场的分布规律,探讨了沉头螺钉的失效机理,为带式制动器的优化设计提供了依据.     

基于振动和润滑油分析的主推力轴承故障诊断实例

结合振动测试和润滑油分析的技术手段对某船主推力轴承故障进行综合分析,表明利用振动信号对滚动轴承故障进行诊断是设备故障诊断方法中比较有效的方法,同时润滑油分析的结果也可以验证振动监测的有效性,提高故障诊断的准确性.