颤振稳定性

摘要： 切削颤振是制约薄壁筒工件加工质量和效率的主要因素之一。采用半离散法对含有时滞项的动力学方程进行稳定性预测分析,结合薄壁筒工件切削振动试验,研究刀具、工件动力学参数匹配关系变化对切削加工稳定性的影响。通过仿真分析得出:随着刀具刚度或固有频率的提升,切削系统稳定性呈上升趋势,但过度提升刀具刚度并不会有效提升切削稳定性;在刀具与工件固有频率接近处,切削系统的稳定性较差;适当调整刀具动态特性参数有利于提高柔性工件切削加工的稳定性;切削过程中,时变的切削位置和工件尺寸会引起切削系统动态特性的变化。根据时变稳定性预测图,从稳定性分析角度解释了一次走刀切削试验中薄壁筒工件表面出现不同加工形貌的原因。

摘要： 颤振现象会严重制约铣削加工的质量与效率。为实现无颤振高效铣削,提出了一种基于Rényi熵的铣削过程稳定性时域预测方法。即先用变步长龙格-库塔法求解铣削动力学微分方程,获得振动位移、切削力等时域信号;再计算仿真时域信号的Rényi熵并依据设定的颤振阈值确定给定切削条件的铣削稳定性。将仿真得到的稳定性叶瓣图与颤振验证试验结果进行对比,验证了所提出预测方法的正确性。

摘要： 为探究复杂山区超大跨钢桁梁悬索桥颤振稳定性,分别通过CFD数值模拟计算和风洞试验测试其颤振临界风速。首先基于山区某悬索桥场地特征计算其风参数,并结合ANSYS计算其关键振型及频率。其次基于CFD数值模拟,采用气动导数和流固耦合两种计算模式探究悬索桥主梁原始断面和气动优化后的颤振临界风速。最后对悬索桥主梁断面进行风洞试验,并将计算结果与CFD计算结果做对比分析。研究表明:桥位基本风速U_(10)=28.0 m/s,设计基准风速[U_(d)]=37.20 m/s;CFD计算时,风攻角为0°、+3°与+5°时,原始断面颤振临界风速小于颤振检验风速,气动优化(设置上中央稳定板)后的断面颤振临界风速明显高于颤振检验风速;风洞试验结果表明主梁原断面在+3°风攻角颤振临界风速小于颤振检验风速;气动优化后,各风攻角下主桥结构颤振临界风速均大于该桥颤振检验风速,颤振稳定性满足规范要求。

摘要： 基于数值计算方法研究了开口断面主梁的颤振稳定性及下稳定板的作用机理.通过对比风洞试验的三分力及颤振临界风速结果,验证数值计算方法的可靠性,借助流场可视化直观地分析了颤振机理及下稳定板的抑制机理.结果表明:来流在上游栏杆、上游箱室底板及下检修道处分离形成旋涡并向下游发展,期间产生与桥断面运动方向相同的气动力,成为颤振发散主导因素.在桥梁断面增设下稳定板能形成稳定的旋涡,气动力总体做负功,有效地抑制了颤振发散.增设1/4下稳定板,稳定板间形成了稳定的旋涡,气动力在运动周期内持续做负功,而同时增设下中央稳定板和1/4下稳定板在上游检修道与稳定板间形成的旋涡与上表面的旋涡交替主导气动力的方向,气动力先做负功后做正功再做负功.故只增设1/4下稳定板相比同时增设1/4下稳定板和下中央稳定板更有利于改善主梁的颤振稳定性能.研究结果能给同类型桥梁断面颤振抑振措施的选取提供参考.

摘要： 为了研究大跨度非对称悬索桥在不同非对称类型下的颤振稳定性,以主跨为628 m的某主缆不等高支承悬索桥为工程背景,基于全模态的三维频域颤振分析方法对悬索桥进行颤振稳定性分析。利用ANSYS建立了主缆不等高支承(支承高差0~40 m)和边跨跨度非对称(边跨跨度差0~40 m)悬索桥有限元分析模型,并编制相应双参数搜索迭代的APDL计算程序进行三维颤振稳定性分析。结果表明:在构造不等高支承悬索桥时,随着支承高差的增大,低阶模态频率变化较小,高阶模态范围逐渐减小;弯扭频率比随着支承高差增加而不断减少,高差越大弯扭频率比降低越快;桥梁颤振临界风速随着支承高差增大而不断降低,使得由于主缆不等高支承高差所引起的非对称结构形式对大跨度悬索桥梁结构的颤振稳定性有所降低;在构造边跨跨度非对称悬索桥时,弯扭频率比随着边跨跨度差增加而减小;随着支承跨度差的不断增大,悬索桥梁结构的颤振临界风速不断减小,但减小幅度很小,影响不大,在边跨跨度差较小时几乎可以不考虑对悬索结构的颤振稳定性影响。

摘要： 对某大跨度钢桁悬索桥进行颤振试验研究,讨论采取设置中央稳定板、增设抑流板、封闭外护栏部分高度、调整下检修道人行板厚度以及变动水槽等不同气动措施及其相互组合下加劲梁的颤振稳定性能,综合考虑各方面因素得到气动优化方案.研究结果表明:单独采取设置下中央稳定板以及增设抑流板的措施对加劲梁的气动优化效果均不明显.在含有降低下检修道人行板厚度的组合措施中,保留水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性;在不含降低下检修道人行板厚度的组合措施中,移除水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性.外护栏的封闭高度越大,越有利于改善加劲梁的颤振稳定性,且封闭外护栏上部比封闭其下部的影响效果更明显.

摘要： 在铣削加工过程中,细长类结构零件易出现颤振而导致加工表面质量变差,选用工艺参数保守易导致加工效率降低,针对这些问题,以长桁零件为例,开展了高效铣削参数的优化研究.首先,根据锤击试验获取了刀具系统的动力学特性参数;其次,建立了不同工况下工件系统的有限元模型,进行了谐响应分析,并获取了零件加工过程中的动态特性;结合刀具系统和工件系统的动态特性,建立了工艺系统的颤振稳定域;最后,建立了以加工效率和刀具寿命为目标函数、切削参数为变量、以切削稳定性为主要约束条件的参数优化模型,并通过粒子群算法获得了铣削参数的全局最优解.研究结果表明:使用优化后的切削参数进行加工,可有效消除切削加工过程中的颤振现象,且加工的效率平均可提高19％;该工艺参数对避免细长结构零件在工艺准备初期发生颤振具有一定的借鉴意义.

摘要： 为研究中央扣对大跨度悬索桥颤振稳定性的影响,以矮寨大桥为工程背景,基于大桥精细化空间桁架梁有限元模型,根据主梁整体刚度等效原则,采用悬臂梁位移法建立了大桥等效单主梁有限元模型;考虑了跨中短吊杆(无中央扣)、一对柔性中央扣、三对柔性中央扣和刚性中央扣4种不同结构形式,计算分析了中央扣对大跨度悬索桥自振特性的影响;基于试验获得的颤振导数,采用脉冲响应函数结合Roger有理函数并利用非线性最小二乘拟合方法拟合其系数从而得到主梁断面自激力的时域表达式,随后利用ANSYS二次开发,实现了大桥颤振稳定性时域分析,研究了中央扣对颤振临界风速、颤振频率及全桥三维颤振姿态的影响规律.结果表明:不论柔性还是刚性中央扣都能够显著提高主梁纵飘振型的振动频率,其对反对称侧弯和反对称扭转频率的影响比正对称大;刚性中央扣能够大幅提高反对称扭转振型的频率.由于矮寨大桥是以一阶正对称竖弯、二阶正对称竖弯和一阶正对称扭转相互耦合的振型发生弯扭耦合颤振,因此,中央扣对颤振临界风速的影响极小,但对颤振频率与主梁三维颤振姿态有一定影响,并一定程度上有利于颤振稳定性.此外还发现当结构阻尼很低时,由于颤振频率落于固有频率分布十分密集的区域,主梁颤振状态有复杂拍振现象(间歇性颤振现象)的出现.

摘要： 为研究刀具-工件多重交互与速度效应对铣削颤振稳定性的影响,建立了包含刀具-工件多重交互与速度效应的铣削动力学模型,阐明了无刀轴倾角状态下再生效应、过程阻尼、刀具结构模态耦合与速度效应的耦合作用对铣削颤振稳定性的影响规律,研究了不同径向浸入比下刀具-工件交互与速度效应对铣削稳定性的影响.结果表明,与只考虑再生效应的铣削动力学模型相比,当同时考虑再生效应、过程阻尼与刀具结构模态耦合时,得到的稳定性叶瓣图中颤振区域发生明显变化;当主轴转速较低时,刀具-工件之间的多重交互效应是影响铣削颤振稳定性的主要因素,速度效应对极限切深的影响可忽略不计;随着主轴转速升高,速度效应对极限切深的影响逐渐增大,稳定性叶瓣图中稳定区域呈逐渐减小趋势;在一定范围内,随着铣刀后刀面磨损带的增加,铣削极限切深逐渐增大;主轴转速一定时,径向浸入比相对较小的情况下过程阻尼对铣削稳定性的影响更加明显.采用铣削试验进行验证,结果表明,与传统动力学模型相比,构建的铣削动力学模型能够更加可靠地预测实际铣削状态.

摘要： 抗风稳定性是大跨径斜拉桥设计的重要控制因素。考虑到沙埕湾跨海大桥地处海湾施工过程抗风稳定性的重要性,为了保障沙埕湾跨海大桥在施工期满足抗风安全性,为施工期抗风措施制定提供依据,通过节段风洞模型试验与抗风稳定性数值分析相结合的方式,对沙埕湾跨海大桥在施工期的抗风稳定性进行了研究。研究得到了该桥断面的主要气动参数,对施工期颤振稳定性进行了检验,并获得了施工风速重现期内各构件控制断面出现的最大风荷载效应。研究表明本桥在施工期内满足颤振稳定性及全桥静风稳定性要求,具有良好的施工期抗风性能。研究得到的相关参数可为该地区同类桥梁的抗风设计提供参考。

摘要： 作为实现超长连续跨越的理想方案,大跨度多塔悬索桥具有良好的应用前景,但针对四塔以上悬索桥的研究目前尚不多见.本文根据大跨度四塔悬索桥的主要结构设计参数,基于ANSYS建立了该桥三维有限元计算模型,据此开展了大桥的动力特性分析.在此基础上采用全模态颤振频域分析法进行了颤振稳定性分析,获得了不同风攻角下大桥的颤振临界风速和颤振频率.结果表明:随着结构固有阻尼比增加,各风攻角下的桥梁颤振临界风速也随之提高,但影响并不显著.与具有相同主跨和断面形式的三塔悬索桥相比,四塔悬索桥由于总跨径增大,其颤振稳定性有所下降,这点值得引起注意.研究结果可为大跨度四塔悬索桥的抗风设计与分析提供参考.

摘要： 部分斜拉桥是一种新型桥梁,其整体刚度比常规梁式桥要小,颤振问题比梁式桥可能突出,为了解该类桥梁的颤振稳定性,以海南某项目大桥主桥为背景,开展数值分析研究.采用有限元软件ANSYS建立该桥模型,对该桥成桥状态及最大双悬臂状态的动力特性、颤振稳定性进行了分析.分析结果表明,该桥无论是在成桥状态还是在最大双悬臂状态下,颤振临界风速都远高于颤振检验风速,具有足够的安全性.

摘要： 桁架加劲梁作为大跨度桥梁常用的断面形式,在中国大跨度桥梁建设中(特别是山区跨越峡谷时)应用广泛.对于大跨度钢桁梁悬索桥,加劲梁的颤振稳定性是确保大桥气动安全的控制性因素.为了研究在不同气动措施组合的情况下,不同参数变化时对主梁颤振稳定性的敏感程度,本文以赤水河大桥为研究背景,对悬索桥不同尺寸及封隔率的上中央稳定板、下中央稳定板以及中央封槽在单独作用以及联合使用的情况下,进行了一系列的风洞试验研究.

摘要： 单索面斜拉桥具有桥面视野开阔等优点,但是由于拉索不能提供抗扭刚度,所以这类斜拉桥的稳定性问题就比较突出.本文以吉林兰旗松花江天桥为背景,对该大跨度单索面斜拉桥的动力特性、抗风和颤振稳定性特别是施工阶段最大双悬臂状态的颤振稳定性进行了分析.首先通过反应谱法对全桥有限无模型进行动力特性分析,得到自振频率及其各阶振型等参数,然后进行颤振稳定性分析验算,分析结果表明,该桥无论是在最大双悬臂状态还是在威桥状态下,都十分安全.

摘要： Π形开口截面是大跨度斜拉桥中常用的一种主梁形式,但其气动性能较差,为提高颤振稳定性,一般需要采取有效的气动控制措施.本文以一座Π形截面平行双幅斜拉桥为研究对象,进行了一系列的节段模型风洞试验,着重对比了双幅桥间距、风嘴角度、竖向稳定板以及水平分离板等不同气动措施下平行双幅桥的颤振临界风速、气动干扰因子和气动导数的变化规律.结果表明,气动干扰效应对于双幅桥的颤振稳定性具有不利的影响,尤其是对下风侧桥面;随着间距比的增大,这种气动干扰效应的影响逐步减小;该双幅桥的最优风嘴角度是65°,竖向稳定板均可提高颤振稳定性,但水平分离板反而不利.

摘要： 随着大跨度双幅桥面桥梁数量的增加,双幅桥面桥梁主梁之间的气动干扰将不容忽视,是这类桥梁抗风设计最为关注的问题之一.通过对串列双幅断面三分力系数及颤振稳定性的气动干扰效应试验和数值模拟研究，得到如下主要结论：(l)总体而言，上游断面阻力系数与单幅断面比较接近，下游断面阻力系数则随间距比的增加而增加；上游断面升力系数、升力矩系数脉动根方差气动干扰因子明显小于下游断面升力系数脉动根方差气动干扰因子，两者均随间距比D/B先增加后减小。(2)串列三类典型断面发生颤振失稳时，下游断面先发生颤振失稳，上游断面后发生颤振失稳，串列双幅钝体断面（矩形、π形）间距比D/B=0.2及0.5时，颤振临界风速低于单幅断面颤振临界风速，当D/B≥l时，颤振临界风速均大于单幅断面颤振临界风速。(3)串列流线型断面颤振临界风速随间距比的增加而增加，在试验间距范围内均小于单幅流线型断面的颤振临界风速。

摘要： 以某跨度为389m的大跨度人行悬索桥为工程背景,通过节段模型风洞试验测定了主梁的涡振响应和颤振稳定性.研究结果表明:即使当风速达到62.4m/s时,主梁仍未发生颤振失稳现象.在第2、5阶振型组合下,扭转角根方差随风速的增大而缓慢增大;在第2、8阶振型组合下,当风攻角为0°、-3°和-5°时扭转角根方差随风速的增大而缓慢增大,+3°和+5°风攻角扭转角根方差随着风速变化表现出了相似的变化规律,均产生小幅度的涡振现象.

摘要： 钛合金材料是航空航天制造业领域的重要材料,但是由于其难加工的特点导致其加工质量差且加工效率低,所以严重阻碍了航空航天制造业的快速发展.因此,如何提高钛合金材料的加工效率和加工质量成为一个亟待解决的难题.此外,随着现代科技对于飞机和飞行器等的性能要求越来越高,越来越多的薄壁件应用在飞机和飞行器上,而这种薄壁件往往结构复杂,刚性较低,加工工艺性较差,尤其是在加工过程中很容易受到切削力、切削热和切削颤振等的影响而发生变形,影响了加工精度.因此,本文针对钛合金薄壁件在磨削加工过程中加工特性的研究有助于提高钛合金薄壁件的加工效率和加工质量.

摘要： 为了提高大跨度悬索桥颤振临界风速,可以考虑调整主缆的形态,形成空间缆索布置体系.本文结合实际工程案例,通过改变索塔上主缆间距构思三种不同方案桥,并建立三维有限元模型,分析了动力特性的变化规律.另外,考虑空间缆形悬索桥的模态耦合特点,采用三维多模态颤振分析方法,计算了三种方案桥的颤振临界风速和发散振型.结果显示,随着索塔上主缆间距的减小,加劲梁振动频率除了一阶对称竖弯和二阶反对称竖弯模态外均没有显著改变,一阶扭转模态等效质量贯矩和所有二阶模态等效质量(质量贯矩)均逐渐提高.当索塔上主缆间距减小为零时,颤振临界风速可提高12％.因此,采用空间主缆的设计思路,能有效改善动力特性,从而提高颤振临界风速,是大跨度悬索桥抗风设计的可选方法之一.

摘要： 大跨度桥梁有两种主要截面形式,分别是流线型闭合式箱梁和分离式双箱梁.本文以土耳其三号桥(Third Bosphorus Bridge)为计算模型,综合对比西堠门大桥,运用ANSYS有限元软件对风致内力和颤振稳定性进行了计算分析,确定其不同风速下的风致内力和结构的颤振临界风速,通过结果对比讨论了不同断面形式抗风能力的差异和优劣,为抗风设计过程中桥梁断面选型提供参考依据.

摘要： 本发明属于机床切削技术领域，公开了一种机床切削非线性稳定性与颤振过程绘制方法，将获得的机床刀具参数，包括自由频率、刀具固有频率以及阻尼等参数，构建迟滞微分方程，描述切削加工的时滞反馈系统；利用数值方法求解该迟滞微分方程，选取要观察的时间区间，获取该时间区间内的求解得到的迟滞微分方程位移和速度数据对，建立数组；在上一步骤中得到的位移和速度数据数组，选取满足位移为0和速度大于0条件的数组，并构建新的数组；用散点图绘制新的数组；迭代循环不同的时滞项。本专利提供的方法，可以分析各种切削加工非线性颤振过程，通过改变参数观察机床加工稳定性与颤振过程的演变，本发明也适用于其他可以用迟滞微分方程描述的系统。

摘要： 本发明公开了一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法，通过计算在一定主轴转速下不同的归一化变主轴转速幅值和频率组合对应的最大稳定加工切深，再以机床功率额外增加尽可能少和早生切削力做的功尽可能小为优化目标函数，利用寻优算法确定在某一转速下一定切深时最优的归一化变主轴转速幅值和频率组合并将其存入数据库中，当加工采用数据库中的主轴转速和切深时，机床会自动选择对应的最优变主轴转速幅值和频率组合，实施变主轴转速去抑制颤振。在线计算颤振指标量并求取其与预定的阈值的差值，将差值作为智能控制器的输入，而输出则为变主轴转速对应的变主轴转速幅值和频率，对变主轴转速的参数进行反馈调整以更精准地抑制颤振。

摘要： 本发明公开了一种提高分体式箱梁颤振稳定性的中央稳定机构，包括位于分体式箱梁顶面中央的可动翼板和位于箱梁内部的动力装置以及连接所述翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述翼板和所述箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述翼板转动。本发明通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。

摘要： 本发明公开了一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，包括位于闭口箱梁顶面中央的可动翼板和位于闭口箱梁内部的动力装置以及连接所述可动翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述可动翼板和所述闭口箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述闭口箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述可动翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述可动翼板转动。本发明通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。

摘要： 本申请提供一种风洞试验颤振稳定性参数预测方法及装置。风洞试验颤振稳定性参数预测方法，包括：获取风洞试验的颤振试验数据；基于所述颤振试验数据获取待处理颤振稳定性参数；对所述待处理颤振稳定性参数进行预处理，获取预处理后的颤振稳定性参数；所述预处理后的颤振稳定性参数的散布度小于预设散布度；根据所述预处理后的颤振稳定性参数和预先训练好的特征提取模型确定所述预处理后的颤振稳定性参数对应的稳定性特征；根据所述稳定性特征和预先训练好的稳定性预测模型，获得所述颤振试验数据对应的稳定性分析结果。该方法用以提高颤振稳定性参数的处理效率，以及提高处理结果的精度。

摘要： 本发明公开了一种提高桥梁颤振稳定性的中央稳定机构，包括位于闭口箱梁顶面中央的可动翼板和位于闭口箱梁内部的动力装置以及连接所述翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述翼板和所述箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述翼板转动。本发明通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。

摘要： 本发明公开了一种提高分体式箱梁颤振稳定性的中央稳定机构，包括位于分体式箱梁顶面中央的可动翼板和位于箱梁内部的动力装置以及连接所述翼板外缘和所述动力装置的拉索；所述翼板和所述箱梁之间设置支架，所述支架包括固定部分和可伸缩部分，所述固定部分与所述箱梁固定连接，所述可伸缩部分与所述翼板固定连接，通过所述动力装置带动所述拉索控制所述翼板转动。本发明通过动力装置调整翼板的姿态，可以很好地提高桥梁颤振稳定性，另一方面，翼板的大幅度旋转角度，以及支架的可伸缩特性都将大大扩大了此类气动措施在提高桥梁颤振稳定性方面的适用性。

摘要： 本发明公开了一种带随刀架的细长轴车削加工颤振稳定性预测方法，包括以下步骤S1.计算随刀架细长轴切削点处频响函数；S2.模态参数正交多项式辨识获得无随刀架细长轴切削点处模态参数；S3.细长轴与随刀架模态参数耦合获得带随刀架细长轴切削点处频响函数；S4.构建车削加工颤振稳定性预测模型，实现带随刀架细长轴零件车削加工稳定性叶瓣图预测。本发明基于固支梁切削点处频响函数解析表达及模态参数正交多项式整体估计算法，结合固支梁与随刀架的模态耦合，获得带随刀架的细长轴零件车削加工工件系统频响函数，在此基础尚借助于车削加工稳定性分析。

摘要： 本申请提供一种颤振稳定性参数获取方法及装置。首先，根据a个不确定性参数各自对应的均值与标准差，通过正交设计法，生成b个训练样本向量；然后根据b个训练样本向量及一个或多个确定性参数，通过稳定性算法，获取b个训练样本向量各自对应的颤振稳定系数；再以b个训练样本向量为自变量，以其各自对应的颤振稳定系数为因变量，构成映射关系，通过SVM算法，获取所述映射关系表达式；最后根据随机生成的N个服从于联合概率分布的待测样本向量、所述映射关系表达式以及预设的判别函数，获取颤振稳定性参数。该方法通过预设的判别函数来获取颤振稳定性参数，能够更为精确的获取颤振稳定性参数。

摘要： 本申请提供一种风洞试验颤振稳定性参数预测方法及装置。风洞试验颤振稳定性参数预测方法，包括：获取风洞试验的颤振试验数据；基于所述颤振试验数据获取待处理颤振稳定性参数；对所述待处理颤振稳定性参数进行预处理，获取预处理后的颤振稳定性参数；所述预处理后的颤振稳定性参数的散布度小于预设散布度；根据所述预处理后的颤振稳定性参数和预先训练好的特征提取模型确定所述预处理后的颤振稳定性参数对应的稳定性特征；根据所述稳定性特征和预先训练好的稳定性预测模型，获得所述颤振试验数据对应的稳定性分析结果。该方法用以提高颤振稳定性参数的处理效率，以及提高处理结果的精度。