耦合振动

摘要： 利用固定界面的模态综合法建立了平面薄膜结构耦合动力学模型,精确得到了薄膜结构发生耦合振动的临界条件,分析了其耦合动力学特性。结果表明,与薄膜结构耦合基频有关的参数主要有薄膜预应力、框架弹性模量、截面惯性矩、长宽比、边长、框架横截面积、框架密度、薄膜密度和薄膜厚度。当薄膜预应力小于临界值时,薄膜结构的振动由薄膜来主导,当薄膜预应力大于临界值时,薄膜与框架发生耦合振动,此时薄膜结构的振动特性由薄膜与框架共同影响,并且随着薄膜预应力的增大,薄膜与框架发生耦合振动的阶数也随之增多并会出现振型顺序后移的现象。对薄膜结构的动力学特性进行了无量纲分析,推导了薄膜结构的小尺寸模型和大尺寸实物之间的相似准则。

摘要： 巨厚高含砾地层钻进过程中井下存在强烈的冲击振动,对自动垂钻与多维减振联合提速系统工作的可靠性、安全性形成巨大考验。为研究联合提速系统的振动机理,首先建立考虑井壁和井底岩石作用的集中质量力学模型,然后利用ANSYS Workbench对系统进行模态和谐响应分析,研究了系统共振频率及共振状态下应力、位移响应,得到了共振位移幅值放大系数。结果表明:与静载结果相比,纵向共振发生时,最大位移放大约4.58倍,横向共振发生时最大位移放大约3.026倍,扭转共振发生时最大位移放大约2.22倍。研究结果对系统防护和结构优化设计提供一定的指导。

摘要： 为研究柔性结构对轴系振动特性的影响,以某弹性支撑轴系为研究对象,考虑到筏架柔性及气囊刚度特性,建立了弹性支撑的桨-轴-筏架-基座模型,并用力锤敲击模态试验验证了该模型的可信度,再结合有限元法计算分析了弹性支撑结构对轴系纵向振动及横向振动的影响。结果表明:在弹性边界条件下,轴系模态和振动特性在0~100 Hz范围内发生了较大变化,弹性支撑处纵向振动及横向振动响应增大,低阶固有频率显著降低;相较于刚性支撑,弹性支撑结构能有效衰减振动能量传递,但会增大轴系的局部振动响应,并在低频段引发明显的纵横耦合振动。

摘要： 针对船舶机械与船体耦合振动问题,分别采用理论计算和有限元分析两种方法,进行了耦合结构输入阻抗的计算与分析,在分析中,根据船舶噪声产生的频段,进行了耦合振动系统的低、中、高分频,将两种分析方法获得的结果进行了比较,两种分析方法互相验证的结果表明,求解耦合振动输入阻抗的方法基本准确。

摘要： 石油钻井作业中通常伴随着剧烈的钻柱振动,导致钻井作业变得困难而低效。粘滑振动被认为是引发钻柱失效,引起钻井效率低下的主要原因之一。通过建立钻柱纵-扭耦合振动数学模型,推导相关动力学方程,分析岩石与钻头相互作用的4种形式,基于龙格库塔法以及自适应步长法对所建立的模型进行求解,结合算例分析,得到不同参数下钻头角速度和相对角位移变化。结果表明:高转速、低钻压的钻井条件下,纵-扭耦合作用的钻柱系统粘滑振动现象减弱。

摘要： 高速磁浮列车是新型高速交通工具,具有良好应用前景,逐渐成为研究热点。当列车过桥墩时,由于桥梁此处竖向刚度远大于其他位置,列车与桥梁之间存在冲击相互作用,对磁浮控制非常不利,甚至影响运行安全性。为了研究该耦合振动,提出了高速磁浮列车-桥梁耦合振动实时混合试验;首先阐述了方法原理与流程,然后建立试验系统数值仿真模型,开展数值仿真分析。研究表明:混合试验模拟结果精度较好,高速磁浮列车的车桥耦合实时混合试验具有可行性;不过,准确复现冲击相互作用对加载系统的动力性能要求较高,仍然存在较大困难;研究结果可为车桥耦合实时混合试验的实施提供参考。

摘要： 为研究中低速磁浮道岔主动梁关键参数对车岔耦合振动的影响,进行了各工况下磁浮道岔主动梁的模态测试,并建立了考虑道岔主动梁弹性振动的车岔耦合动力学模型,对悬浮稳定性进行了分析.通过仿真与试验对比,对道岔主动梁的模态特征进行了修正,并基于修正后的车岔耦合动力学模型,研究了磁浮道岔主动梁不同设计参数对悬浮稳定性的影响规律.研究结果表明:中间台车采用50 MN/m的弹性约束进行等效,能够达到比较理想的误差要求;二台车支撑方案相比三台车支撑方案,更容易避开磁浮车岔耦合的共振频率;随着主动梁一阶垂向弯曲频率的不断增大,悬浮控制参数的稳定区间越小,当道岔主动梁垂向弯曲频率大于12 Hz时,更容易出现车岔耦合振动现象;随着道岔主动梁刚度的增加,悬浮控制参数的稳定范围越小;增加道岔主动梁结构阻尼比不能解决车岔耦合共振问题,只能降低振动幅值大小;随着道岔主动梁线密度的增大,越不容易出现车岔共振现象,当线密度低于1 500 kg/m时,悬浮稳定区间将急剧下降;中间台车的等效支撑刚度越大,控制参数的稳定区间越小,但影响幅度不大.

摘要： 为研究强风作用下风攻角对车-桥系统气动特性以及车桥耦合振动的影响,以某大跨度铁路悬索桥为研究对象,通过节段模型风洞试验测得在不同风攻角条件下的车、桥气动力并探寻其受风攻角变化影响的规律。依据弹性系统动力学总势能不变值原理进一步建立可考虑风荷载作用的车-桥系统耦合振动方程,求解方程并就风攻角变化对桥梁和列车的动力响应的影响进行分析研究。研究结果表明:风攻角对由悬索桥和列车组成的车-桥系统的气动特性影响较大。当风攻角向负向增大时,桥梁阻力系数增幅较大;当风攻角向正向增大时,桥梁阻力系数增幅较为平缓;当风攻角绝对值较大时,车辆阻力系数较大并在风攻角为-8°时有最大值。强风下车-桥系统耦合振动响应对风攻角的变化较为敏感,当风攻角为-8°时,桥梁主跨跨中处横向及竖向振动位移有最大值,列车动力响应极大值多在风攻角较大时出现。列车在桥面横向上位置的变化对车辆和桥梁的气动特性有明显的影响,迎风工况中车、桥阻力及升力系数均在一定程度上大于背风工况,列车位置变化对车桥耦合中车辆、桥梁的动力响应也有较大的影响。

摘要： 建立了包含PID悬浮控制系统的两节编组磁浮列车动力学模型和细致的道岔梁有限元模型,仿真分析了不同悬浮控制参数条件下磁浮列车以30 km/h通过道岔梁时的动力学响应。仿真结果表明,间隙反馈系数取值偏小时,电磁铁悬浮间隙的波动幅值较大,不利于行车安全;增大间隙反馈系数,电磁悬浮系统的特征频率逐渐接近道岔梁的一阶垂弯模态频率,导致车岔耦合振动更强烈。间隙速度反馈系数取值较小时,电磁悬浮系统的阻尼偏小,车体振动加速度较大;间隙速度反馈系数取值偏大时,微分环节超前调节作用过强,车岔耦合振动剧烈。为缓解磁浮车辆与道岔梁的耦合振动,建议间隙反馈系数在7000~8000之间选取,速度反馈系数在45~60之间选取。

摘要： 螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构,由其构成多个结构组件(如火箭舱段)之间的连接面,引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题,针对具有两个螺栓法兰连接面的组合结构开展非线性耦合振动分析,研究连接结构动力学参数对结构响应的支配效果,以便获得有效控制结构响应的关键非线性特征。基于螺栓法兰连接结构等效双线性弹簧模型,建立双连接面螺栓法兰结构多自由度耦合振动模型,分别讨论了在不同形式的激励作用下的响应和相空间特性,揭示系统的阻尼敏感性及特定参数条件下的超谐波和亚谐波共振现象,最后分析弹簧刚度比及部段质量比对结构响应的影响。

摘要： 船舶推进轴系与舱段壳体的组合结构是许多水下航行器的主要结构。基于试验分析和有限元仿真相结合的模态综合理论,提出了一种推进轴系-舱段耦合振动的混合模型建立及分析方法.对舱段壳体进行模态测试以获得舱段结构试验模型,再与轴系结构的有限元模型结合起来,得到推进轴系-舱段系统的混合模型.基于LMS Virtual Lab中的模态综合分析方法,得到混合模型的模态振动特性,并结合模型传递函数信息,得出混合模型振动响应特性.将混合建模仿真与全数值模型仿真、试验测试得到的固有特性和振动响应进行了对比,结果表明,混合建模仿真方法在满足计算精度的同时,减少了仿真模型单元数量,有效缩减了仿真计算时间,同时也为结构改型和优化的振动特性分析提供了技术支撑.

摘要： 本文研究了国内外直升机动力-传动-旋翼系统耦合振动控制技术的发展现状与差距,阐释了直升机动力-传动-旋翼系统耦合振动问题研究的重要意义.在此基础上,提出了未来先进直升机研制过程中的动力-传动-旋翼系统耦合振动控制设计技术的发展方向.

摘要： 把车辆和桥梁看作两个分离的系统,运用虚功原理和模态叠加法建立车辆和桥梁的振动方程,在车轮和桥梁随时间变化的接触点处保持接触力和位移的协调,并运用迭代技术进行求解,采用通用有限元分析软件ANSYS实现斜交梁桥车桥耦合振动的方法分析.分别以混凝土简支和连续斜交梁桥为分析对象,研究桥面不平度、车辆行驶速度、车辆加载位置和斜交角对桥梁冲击效应的影响.结果表明:车辆荷载对斜交梁桥的冲击效应随桥梁斜交角增大而减小;车辆对斜交梁桥的冲击效应与车速之间存在至少一个由车速控制的共振车速点;桥面不平度对桥梁冲击系数的影响很大,随桥面不平度等级的降低,车辆对桥梁的冲击效应显著提高.简支斜交梁桥在车辆荷载作用下跨中截面的动载挠度小于连续斜交梁桥;而连续斜交梁桥在车辆荷载作用下的冲击效应幅值略小于简支斜梁桥.

摘要： 本文对管状超声辐射器的耦合振动进行了分析，利用等效弹性法，得出了管状辐射器耦合振动的共振频率方程，分析了在管状辐射器长度与外径不变的情况下，管壁厚度逐渐变化时，管状辐射器的共振频率与其管壁厚度的关系，并且探讨了当管状辐射器两端面自由时，径向、纵向位移比与管壁厚度的关系，得出了一些有利于工程设计的结论。

摘要： 夹心式换能器也称朗之万换能器.它是由前后金属块,压电陶瓷晶堆,金属电极和预应力螺栓组成.传统的夹心式压电换能器,一般情况下要求直径小于其纵向尺寸,以便满足一维纵向振动理论的要求.然而在一些高强功率应用场合,例如超声焊接,超声冷拔金属管等,夹心式换能器的横向尺寸较大,此时不满足一维理论要求,当换能器处在工作状态时,实际上是纵向振动和横向振动的耦合.由于耦合振动,换能器的输出端面位移分布不均匀,因此抑制横向振动具有重大的意义.

摘要： 径向极化圆管形压电换能器广泛用于滤波器,传感器,变送器和执行器,以及无损检测,医疗诊断,水下信号和超声波马达.大尺寸有限长压电圆柱形换能器可以增加辐射区域,增大辐射范围.D.D.Ebenezer利用压电薄壳理论模型分析了径向极化压电圆管.W.Larbi研究了径向极化的压电壳体和多层压电空心圆柱体.在这些研究中,压电方程中的径向应力和应变被忽略.当压电换能器的壁厚不可忽略时,这些薄壳理论和薄膜理论不再适用.

摘要： 油气井管柱动力学分析对井眼轨迹控制和安全高效钻井具有重要意义.本文引入钻井系统的多体动力学建模与分析方法,将大长细比管柱系统离散为几何精确的Timoshenko-Reissner梁单元,在梁单元上布置接触检测点计算钻井过程中钻柱与井壁的接触碰撞位置和力.引入反馈控制模型模拟钻井过程中的随钻测量和顶驱、绞车以及导向工具控制.引入钻头岩石作用模型分析导向钻进过程.基于系统全时域多体耦合动力学模型和向后差分法开发了包含前处理器、求解器和后处理器的软件平台MDADS,并在旋转导向钻井系统研制与现场应用、井下动力钻具工具面动态控制系统研发及钻井工程设计中进行了应用,结果表明:该模型和软件系统可进行摩阻扭矩、BHA受力变形、耦合振动、动态屈曲和导向钻进等分析,为钻机能力评估、井下工具研制、BHA优化配置、管柱完整性评价、导向能力分析、钻井参数优选等工程需要提供技术支持和施工依据.

摘要： 本文建立了带内核的半球状阵列与厚度剪切石英谐振器的耦合动力学模型,推导了系统的频率方程.利用有限差分法求解,分析了表面半球体阵列的剪切模量、密度以及半径等关键参数对谐振器系统共振频率的影响.这些结果对相关器件的设计和应用很有帮助.

摘要： 车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥耦合振动研究的前提.目前的研究中通常忽略了车辆和桥梁的相互气动影响,尤其是没有考虑车辆对桥梁气动参数的影响.为了考虑实际运营车辆对桥梁气动导数的影响,基于强迫振动装置,分别对不同交通流状态下的桥梁气动导数进行风洞试验研究,讨论了不同攻角下不同车流的车辆对桥梁气动导数的影响,探究了车辆对气动导数影响的百分比以及气动导数变化量的变化规律.研究结果表明:车辆对桥梁气动导数的影响不容忽略,不同攻角下不同车流的车辆对气动导数的影响程度及影响规律也不同.

摘要： 叶盘结构耦合振动的研究对航空发动机振动设计和提高其可靠性、完整性具有重要的意义.提出并验证了一种基于静电激励的微小叶盘结构耦合振动的试验方法.根据宏观叶盘结构,结合微结构振动特性,设计了微小叶盘结构,选择静电激励作为激励手段,设计并搭建了振动试验台对微小叶盘开展振动试验,通过全场应变仪测出其振型和振动幅值、频率.采用有限元方法对叶盘进行模态分析,将计算和试验结果进行对比分析,验证了该试验方法的可行性.

摘要： 本发明公开一种扭转和竖弯振动频率比可调的耦合自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。该装置包括刚性试验模型、轻质刚性杆、轻质刚性圆轮毂、细绳、线性拉伸弹簧、碳纤维绳和轻质小轮毂。本发明通过方便地调换小轮毂直径、碳纤维绳直径和长度等措施调整振动系统的扭转刚度。本装置构造简单，安装方便，避免以往的繁琐工作，仅采用一种直径大轮毂即可实现多种扭转和竖弯振动频率比试验工况；既可以大幅节省更换大轮毂的更换时间，也可以方便实现以往方法难以实现比较高的扭转和竖弯振动频率比试验工况。

摘要： 无钻机自平衡回转振动耦合碎岩钻进系统的振动机构，包括内钻头振动机构和外钻头振动机构；本发明能够为无钻机自平衡回转振动钻进系统提供一种振动机构，该振动机构能够对内钻头和外钻头回转过程中，在不影响双钻头回转的前提下独立增加双钻头的轴向振动，从而提高钻头对岩石的破坏能力，同时能够较大程度减少内、外钻头的回转碎岩扭矩，实现钻头快速破岩目的。

摘要： 本发明公开了一种运行参数与振动相耦合的汽轮机异常振动故障诊断方法，包括以下步骤：S1、获取振动特征信息；S2、判断异常振动的主振频率是否为基频；S3、判断异常振动时0.5倍频或低频振动的数值大小，并判断异常振动时0.5倍频或低频振动的数值与通频振动数值的比值是否大于等于设定值；S4、判断振动的主振频率是否为2倍频；S5、判断异常振动时基频与2倍频之间的频率振动峰值的大小；S6、判断一定转速时振动数值的大小；S7、判断轴振是否远大于瓦振。本发明在异常振动发生时，先获取振动特征信息，之后对振动特征与相关运行参数进行耦合分析，最终给出机组异常振动的原因，实现了对汽轮发电机组异常振动的智能诊断，提高了诊断的准确性。

摘要： 本发明公开一种扭转和竖弯振动频率比可调的耦合自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。该装置包括刚性试验模型、轻质刚性杆、轻质刚性圆轮毂、细绳、线性拉伸弹簧、碳纤维绳和轻质小轮毂。本发明通过方便地调换小轮毂直径、碳纤维绳直径和长度等措施调整振动系统的扭转刚度。本装置构造简单，安装方便，避免以往的繁琐工作，仅采用一种直径大轮毂即可实现多种扭转和竖弯振动频率比试验工况；既可以大幅节省更换大轮毂的更换时间，也可以方便实现以往方法难以实现比较高的扭转和竖弯振动频率比试验工况。

摘要： 一种多振动臂通过连杆机构耦合的振动时效设备，包括动平台、底座、承重弹簧、第一伸缩杆、第二伸缩杆和多级振动臂，每级振动臂包括第一振动发生总成和第二振动发生总成，第n级振动臂的第一振动发生总成的杆五另一端通过转动副连接在第n+1级振动臂的第二振动发生总成的第一滑块上，第n级振动臂的第二振动发生总成的杆五另一端通过转动副连接在第n‑1级振动臂的第一振动发生总成的第一滑块上。多级振动臂之间能够传递相邻振动臂之间的振动，将各条振动臂之间的运动联系到一起，各条振动臂即独立也有耦合，还可以调节相邻两条振动臂之间的距离和振动臂的形状，共同作用激发工件产生各种频率、各种振型的共振。

摘要： 无钻机自平衡回转振动耦合碎岩钻进系统的振动机构，包括内钻头振动机构和外钻头振动机构；本实用新型能够为无钻机自平衡回转振动钻进系统提供一种振动机构，该振动机构能够对内钻头和外钻头回转过程中，在不影响双钻头回转的前提下独立增加双钻头的轴向振动，从而提高钻头对岩石的破坏能力，同时能够较大程度减少内、外钻头的回转碎岩扭矩，实现钻头快速破岩目的。

摘要： 本实用新型提供一种振动‑高温内热源耦合用振动联接器，包括联结器本体（10）、耐高温支撑座（20）、支撑杆（30）及隔热板（40）；联结器本体（10）中部设置空腔（11），耐高温支撑座（20）设置在空腔（11）内且其包括陶瓷面板层（21）、中间隔热层（22）及陶瓷背板层（23）；联结器本体（10）侧壁设置四个方形孔（12）且两个相互对称的方形孔（12）被一支撑杆（30）贯穿，支撑杆（30）与陶瓷背板层（23）固定连接；空腔（11）内且位于方形孔（12）下侧设置隔热层（40）。该振动联结器能实现振动与高温内热源的有效耦合，避免振动与高温内热源相互影响，确保测试结果的精确性、一致性及稳定性。

摘要： 本实用新型提供了一种基于弹性耦合的振动装置及振动式按摩器，具备有：驱动部，包括电机以及用于容纳该电机的第一壳；振动部，包括用以产生机械振动的偏振机构以及容纳该偏振机构的第二壳；其中，所述电机具有第一轴，所述偏振机构具有第二轴，所述第一轴和第二轴通过一弹性轴耦合连接以在传递旋转动力时所述振动部能够自由地摆动。本实用新型通过弹性轴耦合连接振动部和驱动部，从而提高振动部的振动效果。

摘要： 本发明公开了一种超声振动辅助加工轴向‑弯曲‑扭转耦合振动变幅杆，包括按顺序依次设置的配合定位段、第一致动器安装段、第二连接件安装段、第二致动器安装段、第三连接件安装段以及刀具齿轮安装段，所述配合定位段和刀具齿轮安装段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段用于与机床刀具工作台配合定位，所述刀具齿轮安装段用于安装有刀具齿轮。本设计可实现了轴向、弯曲和扭转的耦合振动，提高了材料的切除效率、刀具的寿命和工件的表面质量，能同步实现齿轮的粗、精加工，且超声振动会产生超声空化作用，使得切削液能够更加深入的渗透到其接触处，进一步降低工件与刀具接触区域的温度，提高工件表面质量及刀具使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种超声振动辅助加工轴向‑弯曲‑扭转耦合振动变幅杆，包括按顺序依次设置的配合定位段、第一致动器安装段、第二连接件安装段、第二致动器安装段、第三连接件安装段以及刀具齿轮安装段，所述配合定位段和刀具齿轮安装段位于振动变幅杆两端，所述配合定位段用于与机床刀具工作台配合定位，所述刀具齿轮安装段用于安装有刀具齿轮。本设计可实现了轴向、弯曲和扭转的耦合振动，提高了材料的切除效率、刀具的寿命和工件的表面质量，能同步实现齿轮的粗、精加工，且超声振动会产生超声空化作用，使得切削液能够更加深入的渗透到其接触处，进一步降低工件与刀具接触区域的温度，提高工件表面质量及刀具使用寿命。