盾构隧道竖井内油气管道流固耦合振动特性分析

对某盾构隧道竖井内的油气管道,基于ANSYS Workbench平台建立流固耦合振动有限元模型,采用直接耦合方法对油气管道进行结构模态特性计算。仿真模拟考虑了内部流体和外部静水与管道耦合作用、管道固定导向支座约束、管道壁厚以及流体介质密度对油气管道固有频率和振型的影响。结果表明:流固耦合作用和固定导向支座约束都会降低管道的固有频率,其中外部静水对管道固有频率的影响较大,不可忽略;管道的固有频率随壁厚增大而增大,随流体介质密度增大而减小;管道的低阶模态属于梁式振动形态,高阶模态属于壳式振动形态,流固耦合作用对管道的振型没有影响。     

液压激波作用下管道流固耦合的动力学建模

为了研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,设计了一种液压激波变频控制系统,建立了激波作用下充液管道流固耦合的动力学模型.采用特征线-有限元法,用Newmark法编程,将由特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,由此求得了管道横向各断面处及轴向的振动时程曲线,并通过快速傅里叶变换获取了管道横向及轴向的幅频特性曲线.试验发现,在激波作用下,充液管道的横向与轴向振动中基频的幅频特性吻合较好,而高阶频率由于谐波干扰信号非常严重,因此与数值模拟结果没有明确的对应关系.     

环形间隙内振动圆柱流固耦合动力特性研究

应用有限元法，建立了粘性流体速度和压力振荡方程．考虑流固耦合作用，导出了环形间隙内振动圆柱流固耦合动力模型，提出了流体附加质量和阻尼系数的计算方法．结合实例研究了间隙大小、圆柱在环形间隙内的偏心以及圆柱振动频率等参数的影响．指出流体反作用力随环形间隙的减小、偏心距的增大和振动频率的降低而非线性增大．考虑耦合作用后，附加质量系数基本不变，而附加阻尼系数减小，在大偏心、小间隙和振动频率低时差别比较明显．     

利用电气网络理论分析液压管道的动特性

本文通过国内、外大量文献资料,利用电气网络的理论,分析液压管道的动特性,从而提出减少液压管道振动和噪声的具体措施.     

固流耦合振动问题的加权残值法

利用最小二乘配点法计算充液圆柱壳体的固有频率,结果与考题相符。假设圆柱壳体内的液体为不可压缩无粘无旋的理想注体,其速度热函数满足Ｌａｐｌａｃｅ方程试函数取重三角函数。通过配点离散化后,最后将固有频率问题回归结为四次特征值问题,通过一些变换,将四次特征值问题化为一次标准特征值问题,再由ＱＲ法求解。     

具有集聚固有频率的结构的动特性摄动分析和估计

复杂结构往往具有集聚固有频率,本文对这类结构的动特性进行了摄动分析和摄动估计。利用本文结果,可对具有集聚固有频率的复杂结构进行有效的动特性重分析,计算模型修正以及结构动力修改和优化设计。     

轴流式叶片的流固耦合振动特性分析

采用流固耦合技术，求解流体与固体的耦合方程，对轴流式叶片进行了振动特性分析，分别计算了叶片在空气中和水中的固有频率；并比较了轴流式叶片在空气中与水中固有频率的变化，分析了叶片在水中的振型。结果表明，叶片在水中的各阶固有频率较其在空气中均有所降低，且其降低程度具有非线性的特点。通过对轴流式叶片在水中八阶模态图的分析，表明了轴流式叶片外部靠近出水边的地方较为敏感。     

外加横向激励对固-铰支承管道流固耦合振动的影响

首先, 由Hamilton 原理推导外侧施加横向激励的输液管道流固耦合弯曲振动微分方程, 针对固-铰支承管道提出一种新的振型函数, 利用Galerkin 法求得前五阶固有频率表达式, 并且通过对比验证了新振型函数的正确性. 其次, 在一阶截断情况下求得这类管道的挠度、弯矩和剪力表达式, 讨论了流速、液压和外激频率变化对固-铰支承管道中点挠度和最大弯矩的影响. 结果表明, 由新振型函数确定的前五阶固有频率不仅计算简便而且具有很高的精度, 同时验证了输液管道固有频率对液压和流速的依赖性, 也证实了对于流固耦合问题, 结构发生共振与外激频率接近结构固有频率有关同样适用.     

扇级凸肩叶片流固耦合振动响应分析

在ANSYS Workbench中,联合Transient Structural和CFX模块对航空发动机扇级叶片进行双向流固耦合振动行为研究。分析叶片转速和凸肩结构对叶片模态频率、模态振型以及气弹稳定性的影响。结果表明,转速增加对叶片的预应力模态频率提高显著,但对模态振型的改变微乎其微。施加凸肩结构不仅能提高模态频率,而且对模态振型改变较大,明显地减小了振动位移。在叶片上,合理的凸肩安装位置不仅能提高叶片气弹稳定性和运行的平稳性,而且能降低高周疲劳破坏的几率。     

基于流固耦合的水下发球管汇力学及振动特性分析

水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球流程工艺引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。本文采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻; 明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。所得结论可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。     

基于调频连续波雷达的高铁桥梁振动监测方法

监测高速铁路桥梁的运营性能,评估桥梁损伤情况、桥梁寿命是保证列车安全运营的重要环节。针对位移计、加速度计等传统监测方法安装复杂、不能多点连续测量、搭建成本高等缺点,本文为桥梁振动监测提供了一种安装灵活、观测周期短、成本低的非接触测量方法,利用调频连续波体制(FMCW)的微形变雷达对盐通高速铁路的海安特大桥24m简支梁进行监测,获取并分析衡量桥梁运营性能的自振频率、阻尼比、动力系数等竖向振动参数。试验结果表明,自振频率、阻尼比分别为7.1432Hz、2.778%,各速度级下的动力系数实测值均小于运营动力系数,随列车运行速度的增加,动力系数实测值有增加的趋势,与《高速铁路桥梁运营性能检定规定(试行)》中的相关要求一致。     

速比变化过程中CVT液压系统动态性能仿真

以金属带式无级变速器(continuously variable transmission,CVT)液压系统为研究对象,建立了CVT液压系统的传递函数和AMESI M环境下的CVT液压系统动态仿真模型,进行了CVT液压系统速比响应特性仿真计算。分析了弹簧刚度、阀芯阻尼系数及衔铁组件质量对液压系统上升时间、调整时间及超调量的影响关系,验证了所建立的CVT液压系统动态模型的正确性,并为CVT液压系统动态特性的优化提供了依据和方法。     

滨海软土地层隧道衬砌地震动力响应及损伤特征

地震作用下穿越软土地层的地铁隧道易受到严重破坏。因此,研究该类型地层下隧道的地震响应及损伤特性对地铁的安全运营至关重要。为此,首先结合分段曲线损伤模型和Druker-Prager弹塑性模型推导出反映混凝土损伤的弹塑性方程。然后借助FLAC3D有限差分程序及二次开发接口建立以混凝土管片损伤模型为基础的土-盾构隧道相互作用模型。最后对水平和竖直方向地震波影响下盾构隧道的动力响应及结构损伤进行研究。研究结果表明：(1) 通过FLAC3D数值软件的单轴拉伸和压缩试验得出所建立的混凝土管片弹塑性损伤模型能够很好的反映混凝土的力学损伤特性及材料的软化发展规律,从而验证了该模型的合理性与准确性。(2)盾构隧道的动力响应及损伤度与地震振幅呈现正相关性。水平方向地震波、竖直方向地震波作用下隧道结构的最大损伤增量位置分别为隧道拱脚、拱肩处和隧道两侧处。其中,竖直方向入射地震波对隧道损伤度的影响更为显著。     

水中悬臂结构振动与水动力特性研究

研究了水中两类悬臂结构（模型）的弯曲自由振动与水动力特性关系，指出扰动水压力对结构的作用相当于在柱上附连分布质量ｍＤ（ｚ），给出了确切算式，分析计算了柱结构在各种水深条件下的总附连水质量ＭＤ及其变化规律，并用“等效质量法”计算了ＭＤ对柱结构自振第一频率降低的程度，与模型实测值较为吻合。     

氧化钽/氧化铝薄膜的阻变特性和突触特性

通过微电子加工工艺,制备出具有ITO/TaO_x/AlO_x/Ti结构的双介质层阻变存储器.器件中引入的氧化铝介质层有效地减小了器件的运行电流,降低了高/低阻态间切换所需的功耗,并增大了高/低阻态电阻比值.研究表明,器件的高低态电阻与其切换电压均有良好的稳定性和均匀性,且器件表现出可靠的擦写性能与保持性能.进一步研究表明,器件高阻态导电受肖特基发射机制主导,低阻态导电受空间电荷限制机制主导.器件还具有连续可调的电阻渐变行为,利用反复电脉冲刺激下的器件电阻变化来表征突触的权值,可以模拟突触行为.     

电动车高速轮边齿轮传动动态特性分析与优化

针对某电动汽车高速轮边减速器振动大、噪声强度高等关键问题,建立该减速器齿轮传动系统动态啮合分析模型,对额定功率、最高转速与最大转矩3种工况的各级齿轮副的啮合特性与动态响应进行计算,分析系统振动结构噪声幅值及其分布规律,研究关键重合度设计参数对系统动态啮合性能的影响,基于MASTA提出传动系统宏观几何参数优化方案。研究结果表明:各工况下输出级齿轮副的传动误差峰峰值偏大,高速输入轴轴承处的结构噪声最大;与轴向重合度为非整数设计工况相比,当齿轮副的轴向重合度接近整数时,齿轮副接触线长度变化率较小,啮合过程中接触载荷波动较小,啮合刚度变化率明显降低,齿轮箱各轴承处结构噪声得到明显降低;宏观几何参数优化方案使得各齿轮副动态性能得到一定的提升。     

热环境下弹性地基板屈曲路径和振动特性研究

气候炎热地区,热应力的产生会使得道路结构的刚度发生改变,甚至引发屈曲隆起的现象。为了揭示道路结构热屈曲机理及其对动力学特性的影响,以Winkler地基板为对象,对其在热环境下的后屈曲路径和振动特性演化规律进行了理论研究。首先,考虑热应力的影响,基于三阶剪切变形理论、von Karman几何非线性关系以及Hamilton原理得到Winkler地基板的非线性振动控制方程。然后,发展了两步求解方法,即先通过非线性静力分析得到地基板的热屈曲构型,而后以此屈曲构型为平衡位置计算固有频率和模态形状。基于此,针对典型算例,计算分析了不同基床系数下地基板的后屈曲路径和固有特性随温度的演化规律,揭示了基床系数对屈曲温度、屈曲构型、固有频率和模态形状的影响机理。     

液压板厚自动控制系统动态模型及性能分析

首先建立了液压板厚控制系统的动态模型，在此基础上，为了进一步改善液压板厚控制系统的响应特性，提出了缸位移微分负反馈对位置内环的功能进行补偿。仿真结果表明，加入缸位移微分负反馈使系统的响应特性得到了明显提高。     

弹簧振子非线性振动的幅频特性

利用逼近法求解了对称非线性振动的杜芬方程,得出无阻尼和有阻尼情况下的幅频特性,结果表明由于非线性恢复力的影响,导致系统振动的非线性效应.