交流电动机启动过程的扭振及电震荡

本文建立了电机的扭振方程和电路方程相耦联的统一数学系统,得到了它的解.研究了电源电压、扭转刚度等参数对启动过程的扭振、电磁力矩、电流等的影响,得到了一些有工程实际价值的规律和消除这种大扭振的途径,理论结果和实验结果吻合很好.     

基于等效电路法的变三角截面驰振压电能量收集研究

随着能源危机的逐渐加剧，人们对压电俘能器研究的投入也与日俱增，目前常见的研究压电俘能器的模拟方法只能研究其接入简单的单一电阻负载电路时的性能，且不能解决压电俘能器的高强度直流电路耦合问题。因此，本文借助二阶范德波尔控制方程将压电俘能器的主要部件等效为电子元件，进而基于等效电路法建立了与变三角截面驰振压电振动俘能器相对应的等效电路模型。借助风洞实验验证了所建立的等效电路模型的准确性。采用该模型研究了外接电路，钝体顶角，外接电阻和来流速度对变三角截面驰振压电俘能器输出电压，输出功率和响应位移的影响，结果表明，随着电阻的增大，输出电压逐渐增大且增长率逐渐减小。交直流电路的最佳负载分别为1.05 MΩ和1.4 MΩ，当风速为7.03 m/s，钝体顶角为90°时，交直流电路输出电压和输出功率的峰值分别为41.34 V，0.974 mW和50.8 V，0.616 mW。随着钝体顶角的增大，输出电压，输出功率和响应位移均逐渐增大且增大的速度逐渐减小。等效电路模型可以高效，准确地对不同结构参数下和外界电路下的压电振动俘能器的输出功率，输出电压，响应位移及其影响因素进行研究，所提出的等效电路模型于加快对压电振动俘能器的研究与推广应用具有一定意义。     

大型汽轮发电机组短路时轴系扭振动力响应计算与分析

大型汽轮发电机组在短路时的轴系扭振动力响应，对于机组的安全可靠运行甚为关键。本文以国产某２００ＭＷ机组为例，建立了轴系的连续质量计算模型，利用传递矩阵法求得其扭振固有频率及主振型，用振型查加法计算轴系在两相短路情况下的动力响应，计算中考虑了叶片叶轮系统与轴系扭振的耦合作用。本文对计算结果进行了分析，讨论了该机组的轴系扭振安全性，为机组的安全运行提供了理论依据。     

纵扭复合型超声电机预压力和输出扭矩的关系

建立了纵扭复合型超声电机定子和转子之间的接触模型,根据模型讨论了预压力、纵振激振电压、扭振激振电压、摩擦力及电机能提供的最大扭矩之间的关系。指出在一定的条件下,施加某一预压力时电机的输出扭矩最大。所得计算结果和实验结果基本吻合。     

垂直主振系冲击消振理论初探

本文在文献[1]的基础上,探讨了垂直主振系稳态冲击消振振幅的计算以及冲击消振器诸参数对消振振幅的影响,这对该类消振器的设计具有理论指导意义.     

钝体表面附着物对低速水流压电俘能器性能影响研究

低速水流能可作为可再生能源的重要补充,适用于低速水流能开发的压电俘能器已在流场中表现出了优异的性能.而在钝体的表面增加附着物可影响压电俘能器的能量转换.通过改变附着物的形状、凸起高度和凹陷深度探究其对驰振式压电俘能器输出特性的影响.利用拓展的哈密顿原理建立俘能器的机械控制方程,引入高斯定理建立电场-位移控制方程,并基于准稳态假设计算驰振的水动力及力矩,进而得到压电俘能器机电耦合分段参数模型.用伽辽金法离散悬臂梁的位移,并在此基础上解耦控制方程,从而得到输出功率及悬臂梁位移近似解.通过水槽实验获得压电俘能器输出功率的实验值,并验证了数学模型的准确性.结果表明:0.51 m/s流速下,-2 mm椭球型凸起的压电俘能器RMS功率为1.411 mW,与无附着物的椭圆柱相比增幅为69.88%;当钝体包裹6 mm凸起的圆柱型附着物时,悬臂梁末端的振幅为3.07 mm,相比于无附着物的情况降低了84.83%.三维数值模拟的结果表明凸起、凹陷为2 mm附着物的应用会使在钝体上形成的压差升高,进而加剧流致振动,且会影响从钝体两侧脱落涡的大小及强度.     

四频陀螺中压电陶瓷歪扭导致的光强变化及其对零偏的影响

激光陀螺通常使用压电陶瓷换能器(PZT)作为反馈控制元件来维持腔长不变,然而PZT在推拉过程中产生的歪扭将会引起腔损的变化,进而导致光强以及零偏的变化。为了提高激光陀螺的零偏稳定性,对PZT歪扭导致的零偏变化进行了理论和实验研究。理论分析表明,PZT歪扭导致的光强变化与零偏变化密切相关,当光强相对变化10-3时,零偏变化约0.02 Hz。改变激光陀螺的纵模阶数,同时测量对应的光强和零偏,所得实验结果与理论分析基本一致。研究表明,目前四频激光陀螺中PZT歪扭导致的零偏变化在0.01 Hz的量级,因此通过对PZT制作工艺进行改进可进一步提高四频激光陀螺的性能。该研究对高精度四频激光陀螺的研制具有一定的参考价值。     

基于实验研究的轧机垂扭耦合振动分析

以承钢1780热连轧机组的R1为研究对象,依据多自由度系统振动理论,提出了一种垂扭耦合动力学模型的建模方法,建立了R1的垂扭耦合振动微分方程;并结合现场实测数据,确定了系统的耦合系数;分别计算了该轧机垂振、扭振、垂扭耦合振动的固有频率,并进行了比较。分析了考虑耦合振动系统时,轧机固有频率的变化情况,给出了R1垂扭耦合振动的前15阶固有频率。通过对咬钢激励情况下垂扭耦合系统的动态响应分析,分别计算了上下辊系扭振与垂振的最大振幅。通过对振动幅值的比较,论证了扭振与垂振之间的影响程度,并通过现场实测对理论分析结果进行了验证。     

一种半球谐振陀螺振幅控制方法

振幅控制是半球谐振陀螺正常工作的基础,同时振幅控制的稳定性也直接影响陀螺的性能指标。针对半球谐振陀螺振幅控制问题开展研究。首先,推导了驱动力与陀螺振动幅度的传递函数,建立了振幅控制的被控对象模型;其次,提出了一种半球谐振陀螺的起振方法;然后根据已有研究设计了一种半球谐振陀螺振幅控制回路方案,并推导出振幅控制回路的闭环传递函数;最后,采用基于数字电子器件的全数字控制方式对振幅控制回路进行硬件电路实现。实验结果表明研究的振幅控制回路的幅值控制稳定性优于0.5 ppm,完全满足陀螺性能指标对振幅控制稳定度的要求。     

压电式微滴按需喷射的过程控制和规律

微滴喷射增材制造技术中沉积微滴的大小与均匀性是影响成型件质量的关键因素.本文设计了一种用于生成均匀微滴的压电驱动式微滴喷射装置,通过压电材料带动柔性膜片振动,将液体从喷嘴中喷出生成微滴,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了不同控制参数下膜片振幅及其对生成微滴尺寸和均匀性的影响.研究结果表明:膜片振幅大小受到驱动电压和压电频率的共同影响,压电频率是导致膜片中心点振幅实验测量值小于理论计算值的主要原因,膜片振动会导致喷嘴内部压力发生变化从而影响微滴生成尺寸.在相同驱动电压条件下,压电频率为10 Hz时存在压电膜片振幅最大值.随着膜片振幅的增大,喷孔处液体速度和液柱长度增大到临界值时可以生成微滴,当喷孔处的液柱长度超过临界值时,会形成卫星液滴. 当膜片振幅区间在30 $\mu$m$\sim $42 $\mu $m可以稳定生成微滴,生成最小微滴尺寸为339.8$\mu$m,直径最大变化率为0.29%,相邻两微滴间距最大变化率为2.67%,生成微滴的尺寸及均匀性较好.研究结果有助于提高压电式微滴喷射装置的液滴生成质量.      

Natural vibrations of corrugated orthotropic shells of revolution

The torsional and longitudinal–flexural vibrations of corrugated orthotropic shells are investigated. Relations, including the equations of motion in forces and moments and Hooke’s relations, are obtained using the Kirchhoff–Love hypotheses. The influence of the geometric parameters of the shell (corrugation amplitude and length) on the eigenfrequencies and natural vibrations modes is studied for fixed-end shells. It is found that during torsional vibrations, increasing the corrugation amplitude and increasing the number of corrugations leads to a decrease in the resonant frequencies. In the case of torsional and longitudinal–flexural vibrations, the influence of the corrugation amplitude on the natural vibration modes is investigated.     

Stability of forced torsional vibrations of an equipped rod

A model of an equipped elastic rod is considered. In the average sense, this model shows the properties of the one-dimensional Cosserat continuum during longitudinal and torsional motions. Natural and forced torsional vibrations are studied in the case of flow loading. Several conditions for vibration stability and for the end of vibrations are formulated. The following distinctive features of motion are found: each vibration mode has two different shapes and two different frequencies and the onset of the divergence regime is observed when the external loads become more intensive.     

TRIAL FUNCTION METHOD FOR THE LONGITUDINAL VIBRATION OF RODS WITH VARIABLE CROSS-SECTIONS

给出了一种试探函数法,并研究了变截面杆的纵振动问题. 先给出振动控制方程的特殊函数形式的试探解,然后要求此解满足控制方程,反过来确定了控制方程各种可能的系数函数（即截面变化函数）并得到了控制方程的精确解. 作为例子,给出了一种变截面杆在3 种边界条件下的频率方程,计算出了固有频率. 研究表明,试探函数法简单、直接,适合于研究变截面杆的纵振动问题. 对于杆扭转振动、薄膜振动以及管中波传播等问题,该方法同样有推广应用价值.     

Using continuous models in the analysis of vibrational spectra for carbon nanotubes

The rod models of longitudinal, torsional, and bending vibrations are used to find the natural vibration spectra of a carbon nanotube. The spectrum of natural radial vibrations is found using the membrane theory of cylindrical shells. The coefficients of these models are chosen by comparing the results obtained on the basis of the micromodel with the Keating interaction potential in the framework of the long-wave approximation and on the basis of a continuous model. It is shown that the spectra of longitudinal, radial, and torsional vibrations of the carbon nanotube are of the same order of magnitude (the minimum frequency is about 10¹¹ Hz), whereas the natural frequency spectrum for the bending vibrations is of two orders of magnitude less (the minimum frequency is about 10⁹ Hz). These spectra belong to the super-high frequency range.     

螺旋细杆的均匀扭转振动

讨论螺旋细杆的特殊形式扭转振动，即均匀扭转振动．以非圆截面杆和有原始曲率的圆截面杆为研究对象．杆作均匀扭转振动时各截面有相同的扭角变化规律，且杆中心线的几何形状不受振动过程的影响．研究表明，扭振来源于杆截面的非对称性及杆的原始曲率．杆的扭振规律与单摆运动相似，其动力学方程存在精确解．圆环杆的均匀扭振为螺旋杆的倾角为零时的特例．     

转子扭转-纵向耦合振动分析

针对某转子的模型,分析了扭转-纵向耦合振动.计算结果表明:设置转子预应力与旋转时的离心力相对应,其扭转振动频率将随预应力的增大而增大.转子纵向振动频率不受该预应力的影响,这是因为转子旋转时预应力的方向与轴线垂直.随着转子旋转时预应力的变化,扭转振动频率接近纵向振动频率,出现扭转-纵向耦合振动.     

Torsional vibration analysis of push-the-bit rotary steerable drilling system

Ordinary drillstring torsional vibration is a very common phenomenon that has been attracted great interesting. Through Measurement data, a series of studies and analysis of torsional vibration characteristics of the bottom hole assembly (BHA) have been developed. However, for rotary steerable system (RSS), especially push-the-bit mode, its drill torsional vibration phenomenon will demonstrate the new properties, because that the underground implementing agencies will generate cycle torque and drag to the BHA in the orientation process. This process is completely different to the previous. A set of “strap-down” measurement system was developed in this paper, and the triaxial accelerometer and triaxial fluxgate were installed near the bit. Proposed a method of solver drill bit rotation speed using real-time downhole measurement data (sampling frequency 100 Hz), and the torsional vibration mathematical model of push-the-bit RSS was established. We found that the torsional vibration phenomenon of push-the-bit RSS is more serious than the ordinary drilling system by downhole measurement data analysis, even in most cases manifested as stick-slip. The torsional vibration was divided into five different modes, which showing different statistical regularities. Corresponding analysis of the angular displacement and speed, we found that the drill bit always appears low-speed in the position of oriented. This is a strong proof of that the RSS implementing agencies pushing the BHA caused the drill bit torsional vibration more serious. This work is supplemented and development of the drill string torsional vibration studies. Contribute to the better understanding of the dynamics of the push-the-bit RSS. Put forward a new way of analysis the rotary steerable drillstring fatigue damage predicted, steering ability and the torsional vibration control.     

任意斜裂纹转子的耦合振动研究

对包含不同类型裂纹(横裂纹、横-斜裂纹以及任意斜裂纹)的转子的耦合振动进行研究,以揭示裂纹转子在不同方向上刚度参数的变化规律及其交叉耦合机理,特别是由此引发的振动特征. 对于包含不同类型裂纹的转子轴段,采用六自由度Timoshenko梁单元模型对其进行单元建模,并基于应变能理论推导计算柔度参数和刚度矩阵. 在此基础上, 采用纽马克-$\beta$数值算法求解裂纹转子的运动方程,获得裂纹转子在单故障或多故障激励(不平衡激励、扭转激励或不平衡激励加扭转激励)作用下的耦合振动响应,进而分析耦合振动谱特征. 与横裂纹和横-斜裂纹相比,任意斜裂纹使转子刚度矩阵的交叉耦合效应更显著,导致转子发生更强烈的弯-扭耦合甚至是纵-弯-扭耦合振动.无论是在不平衡激励还是扭转激励作用下, 弯曲振动与扭转振动幅度都更大. 而且,包含不同类型裂纹的转子的耦合振动特征频率,例如旋转基频与二倍频、扭转激励频率及其边带成分的幅值,对裂纹面方向角具有不同的敏感性. 所得的这些研究结果,可以为转子裂纹的特征参数辨识与诊断提供理论依据.