STUDY ON INFLUENCING FACTORS OF FINE DYNAMIC MODEL OF CED400 HIGH SPEED PANTOGRAPH1)

受电弓精细动力学建模及固有振动特性分析对于进行结构优化设计,提高装备性能具有重要意义。对于结构可靠和性能优良的高速受电弓,不仅取决于整体动力学特性,局部振动特性也成为其中的关键环节。本文对受电弓精细动力学建模方法进行了研究,讨论了不同影响因素对受电弓固有振动特性的影响。研究表明,受电弓主要部件适当的质量分布和连接设置特性是获得符合实际结构固有振动特性的重要保证。     

高速受电弓固有振动特性的实验研究

高速列车行驶过程中,弓网共振会增大受电弓与接触网振幅,这可能导致弓网离线、受流质量降低,甚至损坏受电弓和接触网。实验研究不同运行工况下受电弓的固有振动频率和模态振型,规避弓网共振,对于未来电气化铁路的弓网优化设计至关重要。本文针对DSA380型高速受电弓,用自由和橡胶边界模拟受电弓的两种运行工况,获得了弓头的固有振动频率和模态振型,实验结果表明弓头振动特性与弓网接触状态密切相关。     

挠性航天器太阳翼全局模态动力学建模与实验研究

现代柔性航天器通常安装有大型太阳翼为其在轨运行提供所需动力. 航天器入轨后太阳翼展开并锁定成为铰链连接多板结构, 此类结构质量轻、跨度大、刚度低的特点使其低频振动和非线性振动问题越来越凸显. 分析和处理此类结构出现的复杂振动问题的关键在于建立系统精确的非线性动力学模型. 为此, 本文提出铰链连接多板结构解析全局模态的提取方法, 获取太阳翼的固有频率和解析函数表征的全局模态. 提出可变刚度的扭转弹簧等效模型, 考虑铰链非线性刚度及摩擦力矩等因素, 通过全局模态离散得到系统的低维高精度非线性动力学模型, 研究了太阳翼在周期激励作用下的非线性特性. 开展太阳翼地面振动实验研究, 采用锤击法获取系统模态, 利用振动台施加正弦扫频激励, 将物理实验结果与理论结果进行对比, 从而验证全局模态动力学建模方法的合理性与准确性. 结果表明, 铰链刚度等结构参数对系统固有特性的影响较大, 铰链的存在会使太阳翼的动态响应出现跳跃等非线性现象. 全局模态动力学建模方法能很好地解决多板结构在非经典边界下解析全局模态求解的困难, 系统全局模态反映的是系统各个部件弹性振动的真实模态, 所建立的动力学模型具有低维高精度的特点, 对于复杂组合结构非线性动力学建模具有重要的参考价值.      

直升机结构动特性建模技术研究

在直升机设计阶段通过建模分析进行全机动特性设计,准确地预测全机振动响应是控制和降低直升机振动水平的关键技术,本文以某直升机为研究对象,对机体结构的动特性建模技术进行了深入的研究.采用从部件到全机建模的研究策略,把整个机体分成尾段、舱门、机身段,分别进行有限元建模、动特性试验、相关分析、模型修改技术和建模准则的研究.在此基础上,对部件连接界面建模分析,组装修改后的各部件模型,建立全机动特性分析模型.通过对该机动力学建模、试验相关分析与模型修改,大大增强了分析模型的预测能力,达到了40Hz以内的频率误差小于11%的预测精度,突破了对直升机复杂结构建模关键技术,建立了适用于直升机结构动力学分析的建模准则,在该机动特性设计中取得了成功.     

含裂纹梁非线性静动力特性及简化动力学建模Static and dynamic behaviour of cracked beam and simplified dynamic model

主要研究裂纹对梁结构动力特性的影响规律,进而为含裂纹梁结构状态监测提供理论依据。首先,对裂纹影响区域进行分析,建立含裂纹梁二维接触非线性有限元模型,阐明含裂纹梁具有拉压不同刚度的静力特性;其次,通过对机理模型的分析,指出拉压不同刚度会引起轴向与弯曲的耦合振动;然后,通过非线性动力学分析方法研究其动力特性,观察到含裂纹梁在冲击荷载下会产生轴向与弯曲的耦合振动现象,并指出这种轴向与弯曲耦合振动的一个重要特征是轴向振动频谱图中含有弯曲振动基频的两倍频成分;最后,通过引入非线性弹簧建立一种新颖的含裂纹梁简化动力学模型,通过与精细有限元分析对比,验证了模型的合理性。该简化动力学模型将接触非线性问题转换为材料非线性问题,避免了费时的接触非线性动力学求解过程。     

含裂纹梁非线性静动力特性及简化动力学建模

主要研究裂纹对梁结构动力特性的影响规律,进而为含裂纹梁结构状态监测提供理论依据。首先,对裂纹影响区域进行分析,建立含裂纹梁二维接触非线性有限元模型,阐明含裂纹梁具有拉压不同刚度的静力特性;其次,通过对机理模型的分析,指出拉压不同刚度会引起轴向与弯曲的耦合振动;然后,通过非线性动力学分析方法研究其动力特性,观察到含裂纹梁在冲击荷载下会产生轴向与弯曲的耦合振动现象,并指出这种轴向与弯曲耦合振动的一个重要特征是轴向振动频谱图中含有弯曲振动基频的两倍频成分;最后,通过引入非线性弹簧建立一种新颖的含裂纹梁简化动力学模型,通过与精细有限元分析对比,验证了模型的合理性。该简化动力学模型将接触非线性问题转换为材料非线性问题,避免了费时的接触非线性动力学求解过程。     

典型纳尺度结构的热振动

热振动是一定温度下纳尺度结构的固有运动,对其动力学行为有着重要的影响.当空间进入纳米尺度,结构呈现离散性,量子效应、边界效应、范德华力等变得不可忽略,纳尺度结构在热噪声随机激励下的动力学行为表现出众多异乎寻常的特性.以碳纳米管和石墨烯为代表的纳尺度碳材料具有优良的力学、电学和化学性质.在此介绍多种针对纳尺度结构热振动问题的研究方法、及碳纳米管和石墨烯的低温热振动、碳纳米管的非线性热振动研究进展.     

封面故事

<正>图中所示为碳纳米管和石墨烯的热振动示意图。纳尺度结构在一定温度下存在不可消除的固有热振动,对其动力学行为有着重要的影响。同时,在纳米尺度下,结构的离散性、量子效应、边界效应及范德华力等变得不可忽略,纳尺度结构在热噪声随机激励下的动力学行为表现出众多异乎寻常的特性。掌握其动力学规律     

平面内外加速旋转薄壁圆环动力学特性

基于Euler-Bernoulli梁模型理论,综合考虑科氏力和离心力的影响,分析旋转薄壁圆环微元的动能、应变能和外力矩做功,由高阶Hamilton原理以及几何大变形理论,建立了加速旋转薄壁圆环平面内外空间四自由度动力学微分方程。依据波动法中相位封闭原理,对振动进行求解分析,分析了角速度和角加速度对薄壁圆环动态特性的影响。结果表明:恒速状态下,薄壁圆环的幅频曲线存在分支现象,相频曲线复杂化;角加速度仅影响振动幅值,基本不改变固有圆频率。文章为加速旋转薄壁圆环平面内外振动特性的研究提供了理论建模和计算方法,扩展了波动法在弹性体动力学计算方面的应用。     

四角点简支双稳态层合板振动特性研究

双稳态层合板作为一种柔性可变体结构,为实现振动状态下的构型调控,将对其开展固有振动特性的 研究．本文以四角点简支约束的矩形非对称铺设双稳态板作为研究对象,运用最小势能原理、一阶剪切变形理 论、以及冯卡门几何非线性位移应变关系,得到双稳态板的两种稳态构型．首次给出了适合于四点简支的6参 数构型函数与17参数构型函数,研究对比发现对于稳态构型采用17参数的构型函数结果相对更精确;对于应 用线性位移应变关系的基于任一稳态构型下振动固有特性而言,这两种构型函数得到的结果基频相差2 %,其 它阶次频率相差也不大．随后采用6参数构型函数得到的稳态构型研究了几何尺寸、铺层数分别对两种稳态构 型固有振动特性的影响．本研究对于进一步研究该类结构动态跳变机理具有重要意义．