振动与冲击

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• 考虑摩擦的柔性多体系统斜碰撞理论与实验研究

  陈 鹏， 刘锦阳，洪嘉振

  基于模态综合技术提出了适用于求解柔性多体系统斜碰撞问题的动力学建模方法，将离散的碰撞物体分为碰撞区域和非碰撞区域，对于非碰撞区域采用子结构方法进行模态缩减，在保证求解精度同时能有效提高计算效率。用罚函数模型和修正库伦摩擦模型分别对法向和切向碰撞进行建模，考虑钢杆和PVC圆盘的接触碰撞系统，在考虑摩擦的斜碰撞工况下分别采用电阻应变片和3D-DIC测量技术测量圆盘表面指定点的应变响应和速度响应，通过理论和实验结果对比验证了碰撞动力学模型和摩擦模型的准确性，同时研究了相对速度的变化对摩擦系数的影响。<br>

• 基于阻抗综合法的梁-圆柱壳耦合系统动态特性分析

  周海军 ， 贺才春 ， 姜其斌 ，李玩幽 ， 周常荣 ， 莫海枢

  采用阻抗综合方法研究梁-圆柱壳耦合系统的动态特性。耦合系统被分成梁子结构和壳子结构两个部分。梁和圆柱壳两个子结构的阻抗函数分别采用改进的傅里叶级数方法和波传播方法得到。根据子结构耦合处的机构动力学相容和力平衡条件，可以通过激励载荷直接得到耦合系统的响应。该方法被应用到一个梁-壳耦合系统，通过与有限元模型结果的对比验证了方法的正确性。之后通过改变部分模型参数，研究了一个集中质量点-轴段-圆柱壳模型的振动响应特性。<br>

• 移动简谐荷载作用下Kerr地基梁的稳态响应研究

  黄强,，黄宏伟,，张冬梅,，黄栩

  利用双重Fourier变换以及围道积分方法得到了移动简谐荷载作用下Kerr地基梁的稳态响应解答。梁为Euler-Bernoulli梁，利用频散曲线分析了地基梁的共振频率和临界速度。分析了列车运行速度、荷载频率、地基压缩系数和剪切刚度对梁挠度响应的影响，分析地基阻尼对地基梁临界速度和共振频率的影响。最后，建立地基-梁有限元模型，计算了静载和简谐荷载作用下梁挠度响应，与Kerr地基梁、Pasternak地基梁和Winkler地基梁的解析计算结果进行对比，发现静载作用下Kerr地基梁计算结果最为接近，Pasternak地基模型次之，Winkler地基梁误差最大，动载作用下地基梁模型仅在近处与有限元挠度时程响应结果较为接近。<br>

• 含铰可展桁架结构非线性模型修正方法研究

  宋正华，姜  东，曹芝腑，韩晓林，费庆国

  提出了采用模式搜索法修正含铰桁架中铰链非线性刚度的方法。首先根据描述函数法建立了非线性桁架的动力学模型，假设铰链力学特性呈立方非线性，采用谐波平衡法对桁架结构进行动力学响应分析。在此基础上，以试验和计算频响函数之间的残差最小为目标函数，利用模式搜索法进行铰链非线性刚度修正。以含铰悬臂梁和单跨平面桁架为研究对象，开展仿真研究。在无噪声情况下，对非线性刚度的初始误差分别为15%和50%两种情况，选取合理的迭代步长和收敛准则，能够得到较好的修正结果；当考虑信噪比分别为0.5%，1%和2%时，修正结果误差分别为0.2%, 2.2%, 2.2%；当考虑多修正参数时，修正后非线性刚度的误差分别为1.9%和0.7%。结果表明，本文提出的非线性结构模型修正方法，可以对非线性结构的动力学参数进行修正，该方法具有较高的精度和一定的抗噪能力。<br>

• 单层A3钢薄靶在不同头型弹体斜撞击下的失效模式和防护性能研究

  郭子涛 ,郭钊，张伟

  本文利用轻气炮设备对平头、卵形弹进行了以5种角度撞击2mm单层A3钢薄靶的斜穿甲试验, 得到了不同头型弹体在各个角度撞击单层靶的初始-剩余速度曲线及靶板的弹道极限，获得并对比分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板的防护性能及失效模式的影响。结果发现，平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板，撞击角度较大时卵形弹较平头弹更容易发生跳飞现象；靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤和失效模式紧密相关，随着斜撞击角度变大，平头弹造成的靶板局部穿孔毁伤模式逐步由剪切冲塞失效转向以拉伸撕裂失效为主，同时整体结构弯曲和膜变形减小，而薄板在卵形弹斜撞击下的失效模式则以局部斜形非对称花瓣开裂为主。<br>

• 偏心圆柱薄壳输入功率流特性研究

  张冠军, 李天匀, 朱翔

  根据偏心圆柱薄壳截面的几何特性，将偏心圆柱薄壳问题转化为周向变厚度圆柱壳问题。基于Fl&uuml;gge薄壳理论推导出偏心圆柱薄壳的受迫振动方程，采用波传播的思想将偏心柱壳位移以双Fourier级数形式展开，周向变厚度表示为周向角度坐标的函数，通过三角函数变换将变系数的偏微分方程组转换为周向模态阶数相互耦合的有限阶线性方程组，通过对耦合方程进行求解得到偏心柱壳的位移响应，进而计算壳体的输入功率流。通过与文献及FEM结果进行对比，验证了本文所建立的偏心柱壳振动理论模型及计算方法的准确性。同时，本文详细计算并分析了激励力位置、偏心率、壳体厚度和材料阻尼等参数对偏心柱壳输入功率流的影响。<br>

• 齿面修形对人字齿轮啮合刚度影响分析与试验研究

  王  峰，方宗德，徐  兴，陈  龙，孙晓强

  为了准确地计算考虑轴向窜动的人字齿轮时变啮合刚度，建立考虑轴向窜动的人字齿轮轮齿承载接触分析模型，在此基础上推导考虑安装误差的人字齿轮轮齿综合啮合刚度，分析不同载荷下的啮合刚度变化特性；采用遗传算法对人字齿轮齿面展开以轮齿啮合刚度波动幅值为目标的齿面三维修形优化设计。以某单级人字齿轮副为对象的实例计算表明，考虑轴向窜动的人字齿轮副啮合刚度随着外载的增加而增加，且增长幅度随着载荷增加而减缓，最后刚度均值及其波形幅值均趋于稳态。搭建人字齿轮封闭功率流式试验台，给出利用高精度圆光栅对人字齿轮啮合刚度的测量方法，结果表明，理论计算与试验测量的人字齿轮啮合刚度随啮合周期变化波形基本保持一致，在给定负载下，最大偏差小于8.8%，且修形前后啮合刚度波动幅值变化趋势亦保持一致。<br>

• 基于集总平均经验模态分解法（EEMD）的星箭解锁分离机构冲击响应分析

  汪国元 , 徐 洋 , 胡晓楠 ，盛晓伟 ，蒋青飞

  基于集总平均经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition， EEMD），提出一种星箭解锁分离机构冲击响应信号分析新方法。通过EEMD，将星箭解锁分离机构解锁过程的冲击信号分解成不同模态分量( Intrinsic Mode Function，IMF)。结果表明前两阶模态分量IMF主要为冲击引起的高频振动，而IMF3之后为冲击激励引起的不同阶固有模态振动和局部振动，并通过模态实验验证了分析的正确性。<br>

• 计及附加质量系数变化效应的立管涡激振动时域响应研究

  袁昱超,， 薛鸿祥,， 唐文勇,

  本文针对海洋立管涡激振动问题提出了一套时域预报数值方法，引入附加质量单元，能够计及附加质量系数变化效应对立管模态分析及涡激振动预报的影响。基于上述方法对均匀流工况以及线性剪切流工况下立管模型的涡激振动响应进行分析，并与相应试验结果的均方根位移及曲率、应变及位移响应时历曲线以及响应幅值谱进行了对比。结果表明，本文模型能够有效预报海洋立管涡激振动响应，且与传统数值模型相比，本文模型预报结果与试验数据更为吻合，可以较好地体现附加质量系数变化效应对涡激振动预报较为明显的影响。<br>

• 基于扫频激振法--研究润滑油粘度等级对滚动直线导轨副阻尼器减振性能的影响

  丁胜鹏，欧  屹，柯  楠，冯虎田

  通过扫频激振法研究共振频段下润滑油的粘度等级对滚动直线导轨副阻尼器减振性能的影响。首先，对导轨阻尼装置进行动力学建模，通过动力学分析说明了导轨阻尼器的油膜减振原理以及润滑油的粘度等级与导轨阻尼器减振性能的关系。然后，创新性地搭建了基于扫频激振法的导轨阻尼器试验平台，在四种不同粘度等级的油润滑条件下，对导轨阻尼装置进行正弦扫频激振，采集导轨阻尼装置的振动响应信号并进行模态分析，得到导轨阻尼装置的三阶模态。最后，对比三阶模态对应频段下润滑油粘度等级与导轨阻尼装置振动加速度的关系曲线，验证了润滑油粘度等级越高，导轨阻尼器减振性能越强的结论。另外，试验发现：随着润滑油粘度等级的提高，导轨阻尼器减振性能增加的趋势逐渐降低，当粘度等级超过ISO 70后，增加润滑油粘度等级对导轨阻尼器减振性能的提高作用不大。研究成果为导轨阻尼器在实际工况下选用何种粘度等级的润滑油提供了指导性的作用，并且扫频激振法的使用为机床行业研究导轨阻尼器的减振性能提供了一种新的思路。<br> &nbsp;