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组合管道结构流固耦合振动特性分析
1
作者 姚胜婕 王骥骁 +2 位作者 柴怡君 杨雄伟 王春明 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期405-414,共10页
为研究输流管道结构在流固耦合作用下的振动特性,采用试验测试和仿真分析获得了组合管道结构充液及未充液状态下的固有频率和模态振型;基于双向流固耦合分析方法求解了管道流致振动响应及流体压力变化,并开展动响应试验测试与数值结果... 为研究输流管道结构在流固耦合作用下的振动特性,采用试验测试和仿真分析获得了组合管道结构充液及未充液状态下的固有频率和模态振型;基于双向流固耦合分析方法求解了管道流致振动响应及流体压力变化,并开展动响应试验测试与数值结果进行对比验证。结果表明,管道固有频率在流体附加质量的影响下明显降低,而模态振型基本不受影响;组合管道结构中直弯管连接处以及弯头等不连续部位的存在,会使管内流体状态受到扰动而出现压力波动,并诱发管道振动,且管道的振动频率与其固有频率接近。研究结果对保证管道系统安全运行具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 组合管道结构 流固耦合 干模态 湿模态 振动响应
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流向磁场下液态金属射流破碎特性的实验研究
2
作者 李扬 陈龙 +1 位作者 阳倦成 吕泽 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期433-440,共8页
为深入理解液态金属射流的磁流体力学特性,基于自行搭建的液态金属射流实验平台,对流向磁场条件下液态金属镓铟锡射流破碎过程开展实验研究。从射流形态、破碎长度、表面扰动和液滴分布4个方面分析射流破碎特性。无磁场时破碎长度随We... 为深入理解液态金属射流的磁流体力学特性,基于自行搭建的液态金属射流实验平台,对流向磁场条件下液态金属镓铟锡射流破碎过程开展实验研究。从射流形态、破碎长度、表面扰动和液滴分布4个方面分析射流破碎特性。无磁场时破碎长度随We增大而增大,射流表面波长在表面张力的作用下趋近于临界波长,射流破碎液滴体积直径呈现双峰结构。施加流向磁场后,射流破碎形成的液滴发生振动衰减,在破碎位置下游呈现等大球形液滴,表面波长随磁场的增强而变短,射流破碎长度随磁场的增强而变长。最后归纳了流向磁场对射流破碎长度的3种影响方式。 展开更多
关键词 液态金属 自由射流 破碎特性 流向磁场
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航天器大型天线振动控制方案及其试验验证 被引量：8
3
作者 邹元杰 葛东明 +5 位作者 刘绍奎 张少辉 方永刚 郑钢铁 董龙雷 徐明龙 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第3期135-139,共5页
随着航天器大型天线的研制需求越来越强,大型天线的振动控制问题逐渐引起工程界的重视。文章介绍了一种大型天线的主、被动振动控制方案,研制了相应的振动控制原理样机,并利用实际天线结构进行了控制效果的地面试验验证。试验结果表明:... 随着航天器大型天线的研制需求越来越强,大型天线的振动控制问题逐渐引起工程界的重视。文章介绍了一种大型天线的主、被动振动控制方案,研制了相应的振动控制原理样机,并利用实际天线结构进行了控制效果的地面试验验证。试验结果表明:安装被动阻尼器后天线伸展臂振动响应幅值下降达66%,采用主动振动控制后天线结构响应幅值下降达92%,初步验证了振动控制的有效性。最后,指出后续航天器大型天线振动控制研究应重点突破的关键技术。 展开更多
关键词 航天器 大型天线 振动控制 被动控制 主动控制
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轻质板壳结构振动与声学耦合特性的理论及实验研究 被引量：3
4
作者 辛锋先 卢天健(指导) 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第6期I0001-I0007,共7页
复杂板壳/板腔结构被广泛地用作汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器等外壳及内部隔舱结构,其声振耦合特性研究对降低交通工具舱内外噪声至关重要.在民用及国防工业领域减振降噪应用需求的牵引下,围绕典型板壳/板腔结构在静止流... 复杂板壳/板腔结构被广泛地用作汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器等外壳及内部隔舱结构,其声振耦合特性研究对降低交通工具舱内外噪声至关重要.在民用及国防工业领域减振降噪应用需求的牵引下,围绕典型板壳/板腔结构在静止流体及平均流流场中的声振耦合问题,通过理论建模、实验验证和数值计算分析相结合的研究方法,对由点激励或外部复杂声场和流场作用下产生的结构弯曲波、声波在板壳结构中的传播行为及结构的动力学响应和声振耦合特性进行了系统深入的研究,并对结构进行了力学性能和声学性能综合优化设计方面的有益探索.主要研究内容及学术贡献如下:第一,基于声波速度势函数分别建立了简支和固支双板空腔结构声振耦合性能的理论模型.相对于传统的刚性空腔模态函数法,该理论模型精确描述了边界条件对薄板和密封空气腔的约束作用,具有更广泛的适用性.研究发现:空腔厚度显著影响结构的声振耦合性能,结构传声损失曲线波峰波谷随空腔厚度的增大向低频偏移,隔声性能随之增强;低频段有限大结构传声损失大于无限大结构,而高频段无限大结构的传声损失为有限大结构提供了可能的上限;增加板厚能显著加强双板空腔结构的隔声能力;入射声波的俯仰角显著影响结构的隔声性能,而方位角的影响可以忽略.开展实验验证研究,证实了简支和固支理论模型的正确性和可靠性.研究表明,固支双板空腔结构的固有频率高于简支结构;在低频段,两种边界下的结构传声损失差别很大,而在高频段,两种边界下的结构传声损失差别取决于入射声波的俯仰角;可采用声波垂直入射情况下简支板的模态振型近似模拟固支板的模态振型,但在声波斜入射情况下,两种模态振型差别显著.第二,针对有限大简支板在两侧存在平均流情况下的声振耦合问题,建立了相关理论模型并分析研究了平均流对简支板传声损失的影响,该模型通过对流波动方程和流固界面上位移连续性条件的应用考虑了气动弹性耦合效应的影响.不同于以往的研究,该模型可分析研究最一般的情况,即简支板的两侧同时存在平均流,为深入研究分析此类问题奠定了理论基础.研究表明,入射声场中的平均流对传声损失的影响明显不同于透射声场中平均流的影响;声波折射角随入射角和平均流流速变化的等高线图存在两个分支,分别为正折射分支和负折射分支;平均流在透射声场情况下的等高线图与平均流在入射声场情况下的等高线图相比,相当于互换了入射角和折射角坐标系;空气动力学阻尼效应对传声损失的影响在两种情况下均可体现,但是两种情况下的结构吻合共振低谷差别显著:随着Mach数的增大,平均流在入射声场情况下的吻合共振频率增大,而平均流在透射声场情况下的吻合共振频率保持不变;板两侧同时存在平均流的情况下,反映折射关系的等高线图明显不同于只有一侧存在平均流的情况.另外,声波顺流入射与逆流入射对板的声振耦合特性影响显著.第三,针对飞机机身典型的双层板壳结构,考虑了飞机在巡航飞行状态时,外部气流对飞机喷气发动机产生的噪声从舱外传入舱内产生影响的物理过程与物理机理.结合板壳振动理论、对流声学波动方程、Navier-Stokes方程及流固耦合条件,建立了相关的理论模型,给出了不同Mach数下气流速度对结构传声的影响,发现了传声过程出现的4种新的声学现象;基于基本物理原理给出了4种声学现象对应频率的计算公式,并与基于振动理论、对流声学波动方程及Navier-Stokes方程的理论模型计算结果取得良好的吻合.研究表明:(i)声波顺流入射情况下,结构传声损失随Mach数的增加而增大;由于平均流的质量增加效应,使得除吻合共振以外的其它3种声学模态共振的频率显著地偏向低频;吻合共振频率增大是因为其主要受平均流折射效应的影响;(ii)声波逆流入射情况下,随着Mach数的增加,除吻合共振以外的其它3种声学模态共振频率增大直至Mach数达到临界值;当Mach数超过临界值后,板-空气-板共振、驻波衰减和驻波共振消失,仅剩吻合共振,同时,结构传声损失随Mach数的增加而增大;(iii)板曲率和舱内压的联合作用对结构传声损失具有显著影响,在曲板环频率共振附近的低频区域表现得尤为明显.第四,应用空间谐波分析法理论研究了波纹层芯夹层板结构的声振耦合特性,揭示了波纹层芯结构对整体结构隔声能力的影响;同时考察了其频散特性,发现声波在夹层板结构中传播时存在禁带和通带现象,并且传声损失曲线上的波峰和波谷与频散曲线存在内在联系.研究结果主要包括:(i)声波入射角对夹层板结构的隔声性能具有重要影响,夹层板对垂直面板入射的声波具有最好的隔声效果;(ii)波纹层芯的结构倾角对三明治夹层板的隔声性能影响显著,即随着波纹层芯结构倾角的增大,结构传声损失STL曲线上的所有隔声波峰与隔声波谷均向高频推移,传声损失整体增大,同时传声损失曲线上低频平滑段逐渐向高频扩展;(iii)对夹层板结构频散特性及传声损失的分析研究,深入揭示了传声损失曲线上出现的波峰波谷的本质的物理机理:即波峰的出现对应于驻波振动而波谷的出现对应于结构波的吻合共振;(iv)定义了综合力学和声学性能的评价指标,并据此对夹层板结构的质量、力学刚度和隔声能力进行了综合的优化设计.第五,基于Fourier积分变换法和空间谐波分析法,分别建立了正交加筋三明治夹层板结构的声辐射理论模型和结构传声理论模型.不同于以往的研究,该理论模型通过在面板的振动控制方程中引入加筋板对面板的拉力、弯矩和扭矩及其相应的惯性项,精确描述了加筋板振动对面板的作用.研究表明:(i)入射声波俯仰角对夹层板结构的传声损失影响显著;斜入射的声波比垂直入射的声波更容易穿透夹层板结构,这是因为斜入射的声波与结构中的弯曲波可以发生相长干涉;(ii)加筋板惯性效应的引入使理论预测结果捕捉到更多的物理细节,进而更准确地预测结构的声振耦合特性;(iii)作为夹层板结构周期特性的关键参数,加筋板周期间距对结构声振耦合特性影响显著,即结构的固有频率随周期间距增大而减小,特性曲线上的波峰波谷向低频偏移,但特性曲线总体形状趋势相似.最后,针对航空航天飞行器中常用到的轻质三明治复合材料夹层板结构,应用等效流体模型模拟声波在多孔纤维吸声材料中的传播,分别建立了层芯空腔填充多孔纤维吸声材料的正交加筋三明治夹层板结构的声辐射理论模型和结构传声理论模型.通过引入材料动态密度和动态体积模量,考虑了声波在纤维材料中传播时空气与纤维间的粘性拖曳力和热交换作用.研究发现,流固耦合效应对结构声辐射/传声有较大影响,而加筋板间距的增大会加剧该影响;纤维材料通过自身的刚度和阻尼损耗效应的共同作用来影响结构的声振耦合特性,而这两种作用的平衡受到结构周期间距的显著影响;提出了综合结构质量、刚度和隔声能力综合性能的夹层板结构优化设计准则,以结构的关键尺寸参数为优化设计变量,对结构进行了初步的优化设计.总之,在国家民用工业及国防工业减振降噪重大应用需求的牵引下,该文通过理论分析、实验验证和数值计算,研究了汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器中常用典型结构的声振耦合特性,建立了相对完善可靠的结构声振耦合特性理论表征体系,分析了关键结构参数对结构声振耦合特性的影响,揭示了弯曲波在结构中的传播规律及结构的声辐射/传声特性,提出了轻质、高强度、声辐射小及隔声性能优良的复杂板壳结构的创新优化设计概念,建立了综合结构质量、力学刚度和声振耦合特性的优化设计理论和判据,为典型板壳/板腔结构在民用工业及国防工业中的应用奠定了理论基础、实验依据并提供了技术支撑. 展开更多
关键词 板壳结构 声振耦合特性 优化设计 减振降噪
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采用Kagome夹心板的航天器仪器安装板振动控制
5
作者 郭空明 江俊 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期128-134,共7页
为了实现航天器仪器安装板的振动控制,建立了采用Kagome夹心板制作的仪器安装板的有限元模型,并选用一种圆柱形黏弹性阻尼器,通过Biot模型建立了该阻尼器的有限元模型;计算了各阶模态中Kagome平面桁架的模态应变能在结构总模态应变能中... 为了实现航天器仪器安装板的振动控制,建立了采用Kagome夹心板制作的仪器安装板的有限元模型,并选用一种圆柱形黏弹性阻尼器,通过Biot模型建立了该阻尼器的有限元模型;计算了各阶模态中Kagome平面桁架的模态应变能在结构总模态应变能中所占的比例,将其作为模态可控度,再结合给定载荷情况下的模态位移来确定需要控制的模态,由此提出了一种利用模态应变能比来控制多模态振动的阻尼器布置方案.特征值分析及时域响应数值模拟表明,该阻尼器布置方案只需使用很少数量的阻尼器,便可以显著增加较宽频带内所有模态的阻尼比,而且对于其他模态的振动也有一定的抑制作用. 展开更多
关键词 航天器仪器安装板 Kagome夹心板 振动控制 Biot模型 模态应变能
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载荷映射用于航天器振动试验条件制定的方法 被引量：1
6
作者 杨正玺 丁昳婷 +3 位作者 汪阳丰 陆东 任维佳 张希农 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期934-940,共7页
准确把握航天器振动试验条件是实现航天器有效检验的前提。首先,通过典型柔性结构试验表明振动台刚性边界不同于真实环境的柔性边界条件,导致结构传递函数发生改变,说明如果以传统的有效载荷界面加速度包络作为试验条件可能导致过试验... 准确把握航天器振动试验条件是实现航天器有效检验的前提。首先,通过典型柔性结构试验表明振动台刚性边界不同于真实环境的柔性边界条件,导致结构传递函数发生改变,说明如果以传统的有效载荷界面加速度包络作为试验条件可能导致过试验或欠实验;然后,采用载荷映射方法,以响应等效为目标,基于有限元模型,根据实际响应与试验边界,采用数值优化方法计算试验边界条件下的映射载荷;最后,以此来制定振动试验条件。结果表明,载荷映射方法可以有效解决边界条件不同可能引起的欠试验问题,同时结合主动下凹方法或力限技术可以缓解有效载荷共振频率处的过试验现象。 展开更多
关键词 振动环境试验 航天器 响应等效 载荷映射
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螺栓连接大变形梁振动特性的实验与数值研究 被引量：3
7
作者 张珂 王顺增 江俊 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期497-505,共9页
螺栓连接的柔性梁既有非线性又有几何非线性,本文针对其动力学建模和振动特性开展了实验与数值研究。首先,搭建了含螺栓连接的柔性大变形梁的实验台架,并开展敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明:螺栓连接的柔性梁较(无螺栓连接的)... 螺栓连接的柔性梁既有非线性又有几何非线性,本文针对其动力学建模和振动特性开展了实验与数值研究。首先,搭建了含螺栓连接的柔性大变形梁的实验台架,并开展敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明:螺栓连接的柔性梁较(无螺栓连接的)连续梁的模态频率降低,阻尼增加,呈现出随着激励能量增大,模态频率降低的非线性模态特征。其次,为了建立大变形柔性梁的有效计算模型,采用了动坐标迭代法,并采用改进Iwan模型和库仑摩擦模型刻画连接部件的力学特性。最后,开展了数值计算,通过与实验测试结果对比表明:数值计算结果与实验测试结果误差在7%以内,所建立的柔性连接梁的计算模型能够有效准确地模拟含连接部件柔性梁的非线性模态和动力学响应特征。 展开更多
关键词 螺栓连接 大变形梁 非线性模态 动力响应
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机械振动辅助Bi2O3-ZnO-B2O3三元玻璃料浆均匀化机理
8
作者 刘静冉 李要辉 +1 位作者 黄小婷 刘益伦 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期26-32,共7页
通过数值模拟研究了机械振动下Bi2O3-ZnO-B2O3三元玻璃料浆的混合过程,并分析了混合均匀化机理。首先,利用旋转黏度计分别测量了Bi2O3、ZnO及B2O3三种玻璃料浆的黏度,并用光学显微镜分别观察三种玻璃料浆的粒度,通过Stokes-Einstein方... 通过数值模拟研究了机械振动下Bi2O3-ZnO-B2O3三元玻璃料浆的混合过程,并分析了混合均匀化机理。首先,利用旋转黏度计分别测量了Bi2O3、ZnO及B2O3三种玻璃料浆的黏度,并用光学显微镜分别观察三种玻璃料浆的粒度,通过Stokes-Einstein方程得到流体料浆的扩散系数。在此基础上建立了机械振动下Bi2O3-ZnO-B2O3三元玻璃料浆混合过程的Fluent模型,定义了描述三元料浆混合均匀程度的混合偏差。通过模拟研究发现:①增加容器振幅及频率均能加快三元料浆的混合;②机械振动的振幅及频率不宜过高,否则会导致料浆溢出容器;③混合偏差随时间增加而降低,可以通过幂函数描述,从而可以预测不同振幅和频率下Bi2O3-ZnO-B2O3三元玻璃料浆的混合均化时间。指出选择合适的振幅及频率,有助于提高混合效率,并避免料浆溢出容器。 展开更多
关键词 铋锌硼三元玻璃料浆 数值模拟 混合过程 均匀化机理
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基于霍普金森压杆试验研究闭孔泡沫铝的动态压缩力学性能 被引量：1
9
作者 张晓忠 曾斌 +2 位作者 徐戎 王静 金峰 《机械工程材料》 北大核心 2025年第4期69-74,共6页
结合波形整形技术,根据弹长调试和整形器调试结果改进常规霍普金森压杆试验装置,研究了不同密度(0.48,0.61,0.70 g·cm^(-3))闭孔泡沫铝在应变速率150,700,1 400 s^(-1)下的动态压缩力学性能。结果表明:增加弹长可以在获得较大变形... 结合波形整形技术,根据弹长调试和整形器调试结果改进常规霍普金森压杆试验装置,研究了不同密度(0.48,0.61,0.70 g·cm^(-3))闭孔泡沫铝在应变速率150,700,1 400 s^(-1)下的动态压缩力学性能。结果表明:增加弹长可以在获得较大变形的同时实现应变速率的下降,故选用3 m长子弹与4 m长入射杆和透射杆;相比无整形器时,使用直径为20 mm的6层瓦楞纸板整形器后,试样波形持续时间和上升沿时间较长,且在208μs后就基本达到应力均匀性要求;随着应变速率增加或密度增加,闭孔泡沫铝的压溃应力、屈服强度和平台应力均增大,动静态屈服强度比与相对应变速率(相对于准静态应变速率0.001 s-1)成近似幂函数关系,呈现一定的应变速率效应。 展开更多
关键词 闭孔泡沫铝 霍普金森压杆试验 压缩力学性能 应变速率效应
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蜂窝层芯夹层板结构振动与传声特性研究 被引量：36
10
作者 任树伟 辛锋先 卢天健 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期349-358,共10页
蜂窝层芯夹层板应用于飞行器、高速列车等交通工具的主体及底板结构时需要考虑其振动及隔声特性.针对声压激励下的四边简支蜂窝层芯夹层板结构,应用基于Reissner夹层板理论的结构振动方程建立了的声振耦合理论模型(声压以简支模态双级... 蜂窝层芯夹层板应用于飞行器、高速列车等交通工具的主体及底板结构时需要考虑其振动及隔声特性.针对声压激励下的四边简支蜂窝层芯夹层板结构,应用基于Reissner夹层板理论的结构振动方程建立了的声振耦合理论模型(声压以简支模态双级数的形式引入振动控制方程),结合流固耦合条件求解了声振耦合系统控制方程,应用有限元模拟对理论预测进行了验证.基于理论模型的数值计算结果,系统研究了蜂窝层芯夹层板结构的振动特性和传声特性,刻画了层芯厚度、蜂窝壁厚、夹层板面内尺寸和声压入射角度等关键系统参数对夹层板振动和传声特性的影响,为此类结构的工程优化设计提供了必要的理论参考. 展开更多
关键词 蜂窝层芯夹层板 简支边界 结构振动 传声损失 理论模型
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往复式压缩机管道系统气流脉动的数值与实验研究 被引量：24
11
作者 韩文龙 韩省亮 白长青 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期61-66,71,共7页
通过实验和数值分析研究了两台往复式压缩机并机运行时管道系统中关键部位的气流脉动,根据计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统流体动力学模型,提出了合理的边界条件,分析了层流和湍流两种模型下管道系统中的气流脉动。通过实验数据... 通过实验和数值分析研究了两台往复式压缩机并机运行时管道系统中关键部位的气流脉动,根据计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统流体动力学模型,提出了合理的边界条件,分析了层流和湍流两种模型下管道系统中的气流脉动。通过实验数据对比发现,采用CFD方法中的湍流模型计算管道气流脉动比层流模型更加合理,进而研究了3种不同湍流模型下的气流脉动特性和压力不均匀度,结果表明,标准k-ε湍流模型在计算管道系统气流脉动时最为准确,并适用于研究分析不同转速的压缩机并机运行时管路间的相互影响,及各管路中气流脉动随压缩机转速变化的规律。 展开更多
关键词 往复式压缩机 管道系统 计算流体力学 气流脉动 流体动力学特性
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多源统计数据驱动的航空发动机剩余寿命预测方法 被引量：40
12
作者 赵广社 吴思思 荣海军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期150-155,172,共7页
针对统计数据驱动方法中多变量无法建立退化模型的问题,提出了一种多源统计数据驱动的航空发动机剩余寿命(RUL)预测方法。建立了基于欧氏距离的航空发动机监测信息融合模型,综合多源监测数据以量化发动机健康状态退化过程;构建了基于非... 针对统计数据驱动方法中多变量无法建立退化模型的问题,提出了一种多源统计数据驱动的航空发动机剩余寿命(RUL)预测方法。建立了基于欧氏距离的航空发动机监测信息融合模型,综合多源监测数据以量化发动机健康状态退化过程;构建了基于非线性漂移维纳过程的航空发动机退化模型,推导发动机剩余寿命概率密度函数解析式,实现对发动机剩余寿命的估计。选取C-MAPSS数据集进行仿真实验,结果表明,与已有研究结果相比,所提方法预测结果在确定系数和惩罚得分两项均有所改进。该方法可为其他非线性退化系统的RUL预测提供一定的参考。 展开更多
关键词 剩余寿命 航空发动机 概率密度函数 统计数据驱动
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基于模糊PID控制器的变质量-柔性梁结构振动主动控制 被引量：22
13
作者 马驰骋 罗亚军 +2 位作者 张希农 程相孟 邵明玉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期197-203,240,共8页
机械臂结构通常用来搬运或者传输物品,而质量在传递过程中可能移动或者改变大小,因此这类结构属于典型的变质量结构,含质量构件的机械臂通常被简化为附加集中质量或附加变质量的柔性杆梁结构。以含变质量构件的压电梁结构为研究对象,从... 机械臂结构通常用来搬运或者传输物品,而质量在传递过程中可能移动或者改变大小,因此这类结构属于典型的变质量结构,含质量构件的机械臂通常被简化为附加集中质量或附加变质量的柔性杆梁结构。以含变质量构件的压电梁结构为研究对象,从材料的本构方程出发,使用模态叠加法推导了粘贴有压电片的变质量-柔性梁结构的控制方程,通过计算仿真得到变质量时变系统的瞬态响应,分析了变质量-柔性梁结构的振动特性和运动规律,然后开展变质量柔性梁结构的振动主动控制研究;针对系统的变质量时变特性,设计模糊PID控制器对含变质量单元的柔性梁结构开展了振动主动控制研究,考虑了多种工况下系统的振动抑制问题;鉴于FFT在非平稳信号分析中的不足,使用时频分析技术将信号在时间-频率域上分解,得到了信号在时频域上的能量分布信息,更加准确的比较了控制效果。数值仿真表明,由于系统的变质量特性,系统没有固有频率,而是以共振频率带的形式出现;PID控制和模糊PID控制两种算法都可以实现系统的振动抑制,但是使用模糊自整定PID控制器,鲁棒性高,自适应性强,通过改进PID控制器的参数,可有效的提高控制效果。 展开更多
关键词 变质量 时变系统 振动控制 模糊PID
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使用磁流变阻尼器的大型汽轮发电机定子端部绕组振动控制 被引量：10
14
作者 刘石 仲继泽 +1 位作者 冯永新 徐自力 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期39-43,共5页
为控制大型二极汽轮发电机定子端部绕组产生的强迫振动,提出了基于磁流变阻尼器端部绕组的减振方法。将端部绕组及支撑结构简化为等效均质连续的三维板壳组合模型,采用Sig-moid力学模型计算阻尼器的阻尼力,建立了加装磁流变阻尼器的端... 为控制大型二极汽轮发电机定子端部绕组产生的强迫振动,提出了基于磁流变阻尼器端部绕组的减振方法。将端部绕组及支撑结构简化为等效均质连续的三维板壳组合模型,采用Sig-moid力学模型计算阻尼器的阻尼力,建立了加装磁流变阻尼器的端部绕组的振动控制方程,通过直接积分法计算了电磁力作用下某大型汽轮发电机定子端部绕组加装磁流变阻尼器前后的振动响应。计算结果表明,磁流变阻尼器使端部绕组中径向、轴向动应力幅值分别降低了17.3%、55.9%,采用磁流变阻尼器是控制发电机端部绕组振动的一种有效方法。 展开更多
关键词 大型汽轮发电机 端部绕组 振动 磁流变阻尼器
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基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析 被引量：7
15
作者 徐自力 窦柏通 +3 位作者 范小平 方宇 王建录 曹守洪 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期938-944,共7页
针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该... 针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析. 展开更多
关键词 汽轮发电机组 转子 分层二重CMS法 末级叶片 扭转振动
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基于MRV的多流程通道全场三维流动特性研究
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作者 段敬添 王子瑞 +2 位作者 张科 雷蒋 武俊梅 《实验流体力学》 北大核心 2025年第4期36-47,共12页
核磁共振成像测速(MRV)技术凭借无需复杂光学系统、能快速测量复杂结构全场三维三分量速度分布的独特优势,正在成为流场精细化研究的重要手段。在研究MRV关键技术的基础上,本文成功测得三流程蛇形通道内的全场三维速度分布。结果表明:MR... 核磁共振成像测速(MRV)技术凭借无需复杂光学系统、能快速测量复杂结构全场三维三分量速度分布的独特优势,正在成为流场精细化研究的重要手段。在研究MRV关键技术的基础上,本文成功测得三流程蛇形通道内的全场三维速度分布。结果表明:MRV能高分辨率地解析多流程通道内复杂的三维流动特征及其沿程演变;全场三维速度分布表明弯道附近流动具有复杂的三维特征;弯道附近从通道中心向上下端壁及侧壁发展的二次流明显,直角弯道和U型弯道及其下游均存在清晰的迪恩涡;流体在迪恩涡驱动下冲击上下端壁,致使当地传热强化。 展开更多
关键词 核磁共振成像测速 三维流场测量 多流程通道 迪恩涡
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输流管道动力有限元建模及实验研究 被引量：21
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作者 姬贺炯 白长青 韩省亮 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期422-427,479,共6页
在输流管道系统中由结构-流体相互耦合作用导致的管道振动对工业生产的安全性、经济性具有重要影响。工程中常用有限元中的管单元建立管道动力学模型,用附加质量法或顺序耦合方法进行输流管道系统的动力学分析,这种建模和分析方法可能... 在输流管道系统中由结构-流体相互耦合作用导致的管道振动对工业生产的安全性、经济性具有重要影响。工程中常用有限元中的管单元建立管道动力学模型,用附加质量法或顺序耦合方法进行输流管道系统的动力学分析,这种建模和分析方法可能会造成管道中结构-流体相互耦合效应的缺失。本文搭建了输流管道系统的实验平台,分别在管道无水和充水两种状态下进行管道系统模态实验,并将实验结果分别与所建立的无水管道有限元模型和充水管道流固耦合模型分析结果进行了对比,验证了壳单元及实体单元管道动力学模型的合理性。通过实验和数值分析研究其动力特性发现:壳单元动力学模型更合理准确,管道系统由于流固耦合作用的影响产生了新的振动形态;附加质量法分析结果缺失了系统的某些低阶模态,表明了输流管道系统流固直接耦合动力学建模的必要性。 展开更多
关键词 输流管道 流固耦合 有限元建模 动力特性
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大型二极汽轮发电机定子端部绕组共振的二重点理论 被引量：8
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作者 刘石 仲继泽 +1 位作者 冯永新 徐自力 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期80-84,113,共6页
为解决大型二极汽轮发电机定子端部绕组常出现的振动问题,建立了端部绕组的简化模型,采用有限元法计算了该结构的低阶模态,给出了端部绕组主振型的近似表达式;基于磁拉力的空间分布,通过振型叠加法推导出了端部绕组强迫振动响应的计算... 为解决大型二极汽轮发电机定子端部绕组常出现的振动问题,建立了端部绕组的简化模型,采用有限元法计算了该结构的低阶模态,给出了端部绕组主振型的近似表达式;基于磁拉力的空间分布,通过振型叠加法推导出了端部绕组强迫振动响应的计算公式。研究发现,大型发电机端部绕组只有同时满足2个条件——磁拉力频率等于或接近端部绕组固有频率,主振型的周向行波数等于发电机的极数,才可能发生共振,简称为端部绕组共振的二重点理论。根据二重点理论,当额定工作转速为3 000r/min的二极发电机定子端部绕组发生共振时,可以调整端部绕组的固有频率使其避开100Hz,也可以选择修改端部绕组的结构使其主振型中不再出现椭圆振型。 展开更多
关键词 大型汽轮发电机 定子端部绕组 振动 共振
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离心力-振动复合动力学环境的仿真 被引量：8
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作者 余建军 闫桂荣 +1 位作者 徐君 杜彦亭 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 2001年第6期726-729,735,共5页
在建立离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的基础上，提出了一种将结构动力学、有限元分析和可视化技术相结合的方法，对离心力－振动复合动力学环境进行计算机仿真。文中首先讨论了仿真软件的设计思想，介绍了振动和离心... 在建立离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的基础上，提出了一种将结构动力学、有限元分析和可视化技术相结合的方法，对离心力－振动复合动力学环境进行计算机仿真。文中首先讨论了仿真软件的设计思想，介绍了振动和离心力复合动力学环境仿真软件ＣＤＥ＿ＶＳＩＭ　的结构，讨论了将图形技术的数据场可视化、动态数据场显示技术应用于有限元计算后处理　的方法及　ＣＤＥ＿ＶＳＩＭ与ＭＡＴＬＡＢ的接口方法。最后通过对在离心力作用下振动台运动的仿真和实验结果比较，验证了所建立的离心机和振动台系统组成的复合动力学环境数学模型的正确性。 展开更多
关键词 离心机 振动台 数学模型 可视化仿真 动力学
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一种新型脉冲涡流提离交汇点的实验研究 被引量：9
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作者 齐勇 李勇 +1 位作者 陈振茂 肖美华 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2012年第6期80-84,共5页
由于多层金属结构由于服役环境较为恶劣,其结构的亚表面层材质电气性能会出现劣化,直接威胁到大型、复杂装备的安全运转。本文提出一种新型提离交汇点,即脉冲涡流差分信号提离交汇点,并基于该交汇点,提出一种对多层结构亚表面层材质劣... 由于多层金属结构由于服役环境较为恶劣,其结构的亚表面层材质电气性能会出现劣化,直接威胁到大型、复杂装备的安全运转。本文提出一种新型提离交汇点,即脉冲涡流差分信号提离交汇点,并基于该交汇点,提出一种对多层结构亚表面层材质劣化进行检测和评估的新方法。通过理论及实验研究,对本文所提出的新型提离交汇点特性及其对多层结构亚表面层材质劣化评估的灵敏度进行了集中探究。研究发现,与传统磁场信号提离交汇点相比,差分信号提离交汇点对金属部件亚表面层材质劣化灵敏度较大,体现了脉冲涡流差分信号提离交汇点在金属部件亚表面层材质劣化定量评估中的优势。 展开更多
关键词 亚表面材质劣化 电磁无损检测 脉冲涡流检测 新型提离交汇点 磁场测量
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