瞬态动力学

摘要： 本文以激光落料线随动装置为研究对象,使用三维软件PTC Creo建立随动装置的3D模型,利用ANSYS Workbench软件对其进行瞬态动力学分析,研究随动装置在变加速度状态下的结构强度和刚度,并对仿真结果进行分析,为随动装置的优化设计提供必要的理论参考。

摘要： 针对直升机尾传动系统振动特性的研究,试验成本高,装置复杂,部分数据提取困难。基于精细有限元法,提出了一种研究思路:建立考虑接触、变形等复杂非线性边界条件下的直升机尾传系统的三维精细有限元仿真模型,并对尾传动系统部分模型进行了验证,表明仿真方法可行性与准确性。在此基础上分析了尾传动轴瞬态应力分布情况、尾传长轴、短轴瞬态振动情况。结果表明:尾传动轴过临界转速加载时,尾传动短轴应力超过长轴应力,短轴轴向振动与长轴相差不大,短轴径向振动大于尾长轴,短轴相对长轴更加危险。研究方法与研究结果对直升机尾传动系统减振降噪设计与故障模拟分析具有一定的指导意义。

摘要： 为解决鲜烟叶在人工搬运过程中产生青痕、中大型搬运车山地烟田通过性差、小型轮式搬运机窄垄运行稳定性差等难题,以自主研发的微型双侧电驱履带式田间鲜烟叶搬运机(简称“烟叶搬运机”)为研究对象,重点对其在垄距狭窄、凹凸不平、沟坎散布等复杂地貌烟田中的多工况运行稳定性展开分析,以获得该搬运机的田间运行特性并优选出最佳运行参数。基于有限元分析平台Workbench,以履带轮下三角波激振信号模拟烟田复杂地貌产生的振动冲击,对烟叶搬运机展开整机瞬态动力学分析预测。重点关注不同工况下烟叶搬运机预应力模态、刚柔耦合动力学性能和随机振动特性。分析结果表明,避开在给定范围内以高速运行(10 km/h),可降低烟叶搬运机田间运行共振风险。运行速度7.5 km/h是该烟叶搬运机启动加速性能和随机振动特性的一个分界点,可获得最低应力应变响应(最小值分别为4.2 MPa,2.1×10^(-5) mm/mm)和最小变形响应(5.01 mm)。在缓速作业时,5 km/h为最佳运行参数,在满载返程时,7.5 km/h为相对最佳运行速度;在对应作业需求下,烟叶搬运机田间运行稳定性相对最优。

摘要： 折纸结构和折纸超材料由于其无穷的设计空间,突出的变形状、变大小、变拓扑特性,以及由折叠诱发的超常规力学特性,在最近几年迅速成为数学、物理和工程学科的研究前沿和热点.折纸结构和折纸超材料在航天、医疗、材料、机器人等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型的代表包括大型空间可展开结构、自折叠可重构机器人、微型可折叠器械等.随着应用范围的不断扩大,折纸结构和折纸超材料的动力学问题日益突出,不仅涉及其动力学建模和参数辨识,还包括动力学机制分析与实验测试.折纸结构复杂的空间几何关系、丰富的变形模式、折叠诱发的全局强非线性本构关系等给动力学研究带来了很多新挑战和新机遇.本文首先阐述了折纸结构和折纸超材料的研究背景和意义,并简要概述了折纸的基本定义、假设和分类,以及折纸结构和折纸超材料的几何设计、静力学和运动学特性.随后,本文系统回顾了折纸结构和折纸超材料动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)动力学建模及参数辨识方法;(2)动力学理论、有限元和实验分析手段;(3)折叠诱发的动力学行为,包括双稳态和多稳态动力学行为、瞬态动力学行为和波传播动力学行为等;(4)典型动力学应用.本文最后提出了折纸结构和折纸超材料动力学研究中若干值得关注的问题.

摘要： 四齿轮封闭啮合是石油机械领域及柔性自动化领域里常见的传动机构。基于某些特殊工况要求,从动齿轮需要被设计成不完整齿轮,此时需要采用四齿轮啮合传动机构,增加啮合点来维持连续稳定的传动。首先讨论了标准四齿轮封闭啮合传动机构的啮合条件,并根据实际设计工况需求,提出了满足啮合条件的啮合相位角求解流程。基于ansys workbench的瞬态动力学分析软件,对四齿轮传动机构进行瞬态动力学分析,探究了四齿轮啮合机构的瞬态动力学特性;对四齿轮啮合传动机构的优化设计有一定的指导意义。

摘要： 在智能手机的生产研发过程中,跌落碰撞分析实验是不可或缺的。在使用手机实物进行跌落碰撞分析之前,使用有限元方法进行瞬态动力学分析,仿真得到手机的跌落过程、碰撞次数、手机跌落过程中能量与速度的变化规律数据,并获得手机在跌落碰撞过程中应力分布特征,根据有限元瞬态动力学分析的应力分布结果,对手机结构进行优化,从而减少手机跌落碰撞所造成的伤害,实现减少生产时间,降低生产成本等目的。

摘要： 针对铣削过程中的颤振,设计了一种约束阻尼层的减振铣刀。首先,将约束阻尼层减振铣刀简化成悬臂梁并推导出了共振峰值、共振频率与动刚度的关系;其次在ANSYS Workbench中减振铣刀最大振幅、固有频率随阻尼层厚度、约束层厚度的变化关系进行分析,确定了减振铣刀的最优模型;最后通过将减振铣刀与普通铣刀进行瞬态动力学分析对比,验证了约束阻尼层减振铣刀比普通铣刀具有更好的减振性能。

摘要： 由于碰碰车经常承受作用时间很短但幅度很大的碰撞冲击载荷,传统的结构设计一般难以准确计算。介绍了碰碰车的主要结构和运行原理。碰撞过程中,遵循质量、能量、动量守恒的三大定律,以瞬态动力学理论为基础,给出了有限元分析的基本步骤和流程。利用ANSYS Workbench有限元软件,构建碰碰车与防撞梁的简化模型。进行网格划分,设置碰撞初始条件和边界约束,模拟仿真碰碰车与防撞梁正碰撞的物理过程。计算结束后,提取碰撞过程中缓冲胎吸收能量的时间历程曲线、车架最大应力的时间历程曲线。分析结果表明,碰撞过程中缓冲胎能够吸收碰撞过程中80.2%的动能,具有很好的吸能效果;车架的最大应力为68.5 MPa,应力安全系数大于3.5。该研究可用于碰撞游乐设备的产品设计,对于保障游乐设施的安全、可靠运行,维护游客的生命财产安全具有重要意义。

摘要： 随着火炮性能及内弹道与装药性能的不断提高,火炮发射过程中会出现内弹道环境异常现象,主要表现为膛压的强烈波动。如果压力波动超过一定程度,作用在弹丸上的压力(过载)将不会是连续、均匀的,必然带来动态条件下重复加载过程,造成火炮发射制导弹药的内弹道环境兼容性问题。论文根据大口径火炮常用的铜球测压方法,建立铜球测压器在不同膛内压力曲线下的作用结果,对所建立的瞬态动力学模型进行验证,在此基础上,对比某大口径火炮弹丸在不同膛内瞬态压力条件下(有、无压力波)受力过程进行对比分析,为制导炮弹强度设计及火炮弹、炮、药耦合设计提供理论参考。

摘要： 本文以矿冶科技集团有限公司研发的智能剥锌机为研究对象,对其基本结构及锌片剥离过程进行了分析,建立了锌片剥离过程的仿真模型并对其瞬态动力学特性进行仿真分析,分别获得了单一主应力内聚模型和混合内聚模型下剥离载荷与刀具行程的变化规律,为智能剥锌机锌片剥离过程优化和智能控制提供理论参考和技术支持。该方法在工程实践领域具有广阔的应用前景。

摘要： 本文基于HyperWorks解决方案对行星减速器的瞬态动力学开展仿真实验,并结合仿真结果对轮毂电机的控制策略进行优化.本文通过某轮毂电机行星减速器的瞬态动力学仿真为例,介绍了HyperWorks软件的功能以及与多体动力学联合仿真的应用方法.应用表明该软件能准确地计算在特定轮毂电机驱动策略输出及负载条件下,齿面瞬态接触应力的变化情况,并结合该方法对轮毂电机驱动策略对行星减速器齿轮的瞬态作用载荷进行验证.

摘要： 针对UV激光打孔机Z轴系统在加减速运动过程中的振动问题,文章运用瞬态动力学有限元分析技术,建立了UV激光打孔机Z轴系统瞬态动力学有限元模型,对Z轴系统进行瞬态动力学分析.分析了Z轴系统的主要零部件(包括振镜,各反射镜以及CCD相机机座等)的振动特性.根据分析结果,对UV激光打孔机Z轴系统进行了优化和改进,很好控制了Z轴系统主要零部件在加减速运动过程中的振幅.从而提高激光打孔的精度,有效提升产品的性能.

摘要： 针对塔式起重机回转机构在最大扭矩工况下,从启动到平稳工作的过程中,齿轮啮合的轮齿受力问题,通过对回转机构的简化处理,并利用有限元分析软件Ansys Workbench的瞬态动力学模块,建立回转机构的分析模型,进行瞬态动力学分析.重点研究在最大转矩状态下，回转机构从启动到平稳工作的啮合过程中，不同时刻的回转支承外圈齿轮的变形、等效应力以及接触压力等，为回转机构的设计与使用提出了可靠地理论依据.

摘要： 南极冰架下、冰下湖内蕴藏的沉积物包含着重要的古气候、古环境记录,可为研究南极冰架的进退历史、冰架下海洋环流方式提供长时间尺度的观测手段,同时也为极端环境下微生物生命形态的研究、原始生命形态的探索带来新的契机.针对现有取样技术存在的问题,本文提出了一种用于南极冰下环境的自同步振动式沉积物取样器.利用Ansys Workbench软件对取样器的压力舱部件进行了瞬态动力学有限元分析,验证了该部件在高压、振动条件下工作的可靠性.结合相关测试平台对取样器在模拟沉积物中的取样能力开展户外实验.实验结果表明,取样器可满足前期提出的取样长度、质量要求,并且验证了水平-竖直交替振动模式有助于增加取样管的进尺速度.

摘要： 结合纸浆模塑包装制品的特点,综述有限元ANSYS软件在纸浆模塑包装制品静态分析与动态分析两大方面中的应用.在静态方面,对有限元ANSYS软件在纸浆模塑包装制品(不同结构类型、不同成型参数以及不同成型工艺)力学分析方面的应用进行了阐述;在动态方面,详细介绍了瞬态动力学分析与随机振动分析在纸浆模塑包装制品力学方面的应用.最后对ANSYS软件在纸浆模塑包装制品分析中的不足做出改进,指出在保证纸浆模塑制品模型尺寸、形状、刚度等不发生明显变化的情况下,通过简化模型,降低计算工作量;在UG中实现实体模型的建立、有限元模型的生成和材料属性的设置等相关操作,并将生成的解算文件导入ANSYS中进行解算分析,以解决ANSYS中有限元模型生成困难的问题,以及需要对ANSYS软件建模功能进一步优化处理,使其运算结果更加精确、合理,为缩短产品开发周期与降低成本奠定理论与实践基础。

摘要： 航空发动机作为飞机的心脏,是决定飞机飞行安全性能的重要因素.而作为发动机的转子,其复杂的外形和结构,在实际加工与安装过程中无法做到完全的轴对称,因此总会存在一定的不平衡量,引起振动问题.针对转子在启停暂态及变工况下的振动过大问题,建立了转子瞬态动力学特性理论分析模型,对比分析了对称以及非对称支撑转子在不平衡激励下转子启动过程的瞬态响应.研究成果可为航空发动机转子寿命研究提供理论依据与基础.

摘要： 为提高装箱机的工作效率,装箱机由一次装四箱改为装六箱.为改变抓头部件承载轴出现弯曲的弯曲现象,对全自动装箱机的承载抓头部件的轴进行Ansys优化设计.在Ansys中对抓头部件承载轴建模并对其进行优化设计,得到实心轴半径,根据其直径,对空心承载轴进行优化设计,最后利用瞬态动力学分析对其结果进行验证.

摘要： 排气管的冲击作用会对柴油机气缸盖的应力场分布产生较大的影响.本文首先建立了某柴油机气缸盖机体组合结构的瞬态动力学仿真模型,获得排气管对于气缸盖的排气侧壁的循环冲击载荷,据此分析了该冲击作用对气缸盖结构强度影响大小.在此基础上,综合考虑热应力及循环机械应力和冲击压力作用,对含气缸盖、机体、冷却水套等的组合结构模型进行瞬态动力学响应分析,对比分析了排气管循环冲击对气缸盖的结构强度的影响大小.结果表明,相比于忽略排气管冲击作用力的影响,采用瞬态动力学并考虑变化排气管冲击作用影响下得到的气缸盖应力场分布,气缸盖排气侧壁处的应力值明显增加,应力值增幅可达到10％左右;火力面处的应力值也会增加,局部应力增幅可以达到30MPa;同时,气缸盖的整体应力场也出现了不同程度的增加.

摘要： 基于显式碰撞动力分析软件PAM—CRASH及其提供的SPH方法,建立了鸟撞航空发动机风扇叶片瞬态动力学有限元模型,模拟了离心载荷作用并稳定旋转的发动机转子叶片,遭受不同速度鸟体撞击的瞬态响应及失效过程,并分析了鸟撞发动机叶片不同部位时鸟体及叶片的变形过程和动态响应.计算结果表明,鸟体速度对叶片的应力影响很大,叶片变形和应力随着鸟体速度的增加逐渐增大,但并不是线性增加;发动机的损伤与鸟体撞击叶片位置有很大关系,鸟体撞击叶片稍部时发动机最危险,撞击叶片根部时危险次之,撞击叶片中部时发动机危险性较小.

摘要： 直升机滑橇式起落架具有零件数量少、结构重量轻、维护性好、可靠性高、出勤率高、制造成本较低、着陆场地要求低等优点.自上世纪40年代起在国外广泛应用于轻、中型直升机,但是在国内仍然属于起步发展阶段,研制的滑橇式起落架并没有发挥其优点.而在传统起落架设计过程中存在着验证性能时间长,试验成本高等问题,运用仿真分析技术可以利用计算机解决这些问题,缩短研制周期,降低成本.

摘要： 一种瞬态光栅衰减动力学的瞬态饱和吸收光谱测试方法，代替传统的瞬态光栅衰减动力学的衍射测试方法，能极大地提高测试灵敏度和信噪比，并能同时测量两个输运参数：扩散系数和迁移率，在半导体动态输运光学测试领域具有应用价值。其特点是在瞬态光栅后设置一个与其周期和光栅条纹取向均一致的黑/白透射光栅，并与其尽量贴近。时间延迟探测光透过瞬态光栅和黑/白透射光栅，只有与黑/白光栅中白缝对应的部分探测光射出，实现了对瞬态光栅的局部周期采样。透射探测光的瞬态功率变化的时间延迟扫描曲线反映了瞬态光栅的衰减动力学。使用不同偏振态的探测光，能测试瞬态电子浓度光栅、瞬态电子自旋光栅和瞬态电子自旋浓度光栅的衰减动力学。

摘要： 一种瞬态光栅衰减动力学的瞬态饱和吸收光谱测试方法，代替传统的瞬态光栅衰减动力学的衍射测试方法，能极大地提高测试灵敏度和信噪比，并能同时测量两个输运参数：扩散系数和迁移率，在半导体动态输运光学测试领域具有应用价值。其特点是在瞬态光栅后设置一个与其周期和光栅条纹取向均一致的黑/白透射光栅，并与其尽量贴近。时间延迟探测光透过瞬态光栅和黑/白透射光栅，只有与黑/白光栅中白缝对应的部分探测光射出，实现了对瞬态光栅的局部周期采样。透射探测光的瞬态功率变化的时间延迟扫描曲线反映了瞬态光栅的衰减动力学。使用不同偏振态的探测光，能测试瞬态电子浓度光栅、瞬态电子自旋光栅和瞬态电子自旋浓度光栅的衰减动力学。

摘要： 一种用于改善具有焊缝的海洋船舶的流体动力学轮廓和污染特性的方法，该焊缝形成在船舶水线以下的表面上突起的焊帽。该方法包括通过将整流件应用到水下表面来修正焊缝，例如通过使用填充物。一种具有整流件的船舶以及一种用于船舶并且包括整流件的覆层系统。

摘要： 按本发明的行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元，该行驶动力学控制单元与至少一个驱动控制单元连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元首先确定额定打滑值或者额定打滑范围和作为参考速度的实际车速。在此，在相应的实际行驶情况中，优选通过用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值和用于牵引运行的最大允许的额定打滑值来设定额定打滑范围。按第一替选方案，根据额定打滑值或额定打滑范围将额定转速或额定转速范围输出给所述至少一个驱动控制单元。按第一替选方案的转速范围由在这种行驶情况中的最大允许的驱动打滑值和减速打滑值来计算。按第二替选方案，额定打滑值与参考车速一起直接输送给所述至少一个驱动控制单元，该驱动控制单元由此本身确定在马达层面上的额定转速。在第二替选方案中，类似于第一替选方案，取代额定打滑值，也可输出额定打滑范围，该额定打滑范围由驱动控制单元又换算成额定转速范围。

摘要： 本发明公开的非线性结构动力学系统瞬态响应无条件稳定时间积分方法，属于非线性结构动力学系统响应分析领域。本发明实现方法如下：建立包含非线性几何项、非线性阻尼项以及它们的耦合项的结构动力学方程；结合多分步技术将时间单元离散成三个分步，并设计各分步状态变量更新公式；基于BN稳定性理论、传递因子分析方法、局部截断误差分析方法，以效率最大化、二阶精度、可控耗散和无条件稳定性为目标设计分步公式中的参数；建立三分步时间积分方法在包含非线性几何项、非线性阻尼项以及它们的耦合项在结构动力学系统中的求解流程，实现对包含非线性几何项、非线性阻尼项以及它们的耦合项的结构动力学系统瞬态响应的高效、精确且稳定地时域分析。

摘要： 本发明提供了一种精密机床主轴轴承的瞬态动力学分析方法，首先采用三维建模软件建立全尺寸轴承三维几何模型，然后进行有限元模型建立；其次进行静力学分析求出最大接触应力后与Hertz理论进行对比，完善有限元模型的建立和网格的划分；最后施加不同的载荷及边界条件并设置求解项，进行瞬态分析求解。采用本发明方法能够分析精密机床主轴轴承在不同工况下的各个参数，是进一步研究轴承运动过程中受力、变形、损伤等内在机理的基础，同时可以进一步实现故障轴承运动过程的仿真和参数分析，为轴承故障特征提取提供数据。

摘要： 本发明涉及可重复使用运载火箭着陆冲击瞬态动力学有限元建模方法，包括如下步骤：运载火箭模型相关参数输入；有限元建模；模型装配连接；时间步长与质量缩放控制；计算结果评价以及计算结果评价后处理；利用最终修改好的有限元模型根据研制需要开展正式计算。利用此方法建立可重复使用运载火箭着陆冲击的非线性有限元分析模型，通过对计算结果进行数值稳定性检查和精度检查，确保计算结果的可信度。对比分析认为，本方法成熟可靠，能为可重复使用运载火箭垂直返回式着陆回收的方案设计改进和动力学环境预示供先验指导，具备较高的工程应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基于FPGA硬件加速的复杂转子系统瞬态动力学响应快速计算方法和系统，实施步骤包括1)对待分析的柔性基础与转子进行前处理，将其分别转化为状态空间模型和有限元矩阵形式，获取模型信息，并储存于数组中；3)在FPGA中编写Newmark方法与显式梯形方法结合的瞬态计算方法，包括上位机数据获取模块，迭代参数初始化模块、联立求解模块、节点信息递推模块和数据储存模块；4)搭建上位机与FPGA硬件终端的数据通讯接口，实现上位机对FPGA硬件的数据传递和硬件计算结果的实时可视化。本发明具有运算速度快，开发难度小、计算成本低、数据可视化、可封装成通用模块等优点，解决了复杂转子系统瞬态计算难题。

摘要： 本申请提供一种基于虚拟路面和显式瞬态动力学的摩托车强度的CAE分析方法，所述方法包括如下步骤：S1：构建用于测试摩托车疲劳强度的虚拟路面，确定摩托车所用材料对应的应力应变曲线；S2：确定摩托车的减震器的刚度和阻尼力曲线；S3：通过有限元软件构建摩托车的轮胎模型；S4：通过有限元软件构建与摩托车吻合的整车3D模型；S5：在有限元软件构建整车与虚拟路面的行驶系统模型；S6：通过有限元软件计算整车在虚拟路面上的行驶过程，并从计算过程中获取加速度、位移和应力信息；S7：通过加速度、位移和应力信息，利用有限元软件自带的优化函数，对整车优化改进，并进入步骤S4，直至优化完成，获得最优加速度、位移和应力信息，并结束。

摘要： 本发明提供了一种精密机床主轴轴承的瞬态动力学分析方法，首先采用三维建模软件建立全尺寸轴承三维几何模型，然后进行有限元模型建立；其次进行静力学分析求出最大接触应力后与Hertz理论进行对比，完善有限元模型的建立和网格的划分；最后施加不同的载荷及边界条件并设置求解项，进行瞬态分析求解。采用本发明方法能够分析精密机床主轴轴承在不同工况下的各个参数，是进一步研究轴承运动过程中受力、变形、损伤等内在机理的基础，同时可以进一步实现故障轴承运动过程的仿真和参数分析，为轴承故障特征提取提供数据。