检索结果-内蒙古大学图书馆

机械科学与技术 2012年第2期31卷 239-243页

作者：张慧博潘冬陈军王兴贵李甘霖张磊哈尔滨工业大学威海264209

旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分... 详细信息

旋转铰链是机械系统中应用最广泛的一种可动连接形式,针对旋转铰中的间隙对机械系统动力学行为的影响。采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙旋转铰处的接触碰撞模型,并在模型中用非线性弹簧阻尼模型描述两物体的碰撞特性。然后,通过分段线性化处理给出非线性等效弹簧阻尼模型固有频率的解析表达式。结合理论分析和ADAMS动力学仿真,确定了接触模型固有频率的主要影响因素为等效弹簧刚度、间隙和转速,并给出了其影响规律。

关键词：间隙旋转铰接触碰撞模型固有特性非线性等效弹簧阻尼模型

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一种通用的复杂表面接触碰撞模型建立方法

一种通用的复杂表面接触碰撞模型建立方法

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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：马佳董帅长沙理工大学

近年来,大量研究集中于规则几何表面(例如球体或圆柱体)间的接触碰撞现象模拟,而较少关注复杂体间的相互作用过程。基于反向研究策略,本文提出一种通用的复杂表面接触碰撞力模型建立方法:将有限元数值仿真模拟与参数辨识过程进行结合,... 详细信息

近年来,大量研究集中于规则几何表面(例如球体或圆柱体)间的接触碰撞现象模拟,而较少关注复杂体间的相互作用过程。基于反向研究策略,本文提出一种通用的复杂表面接触碰撞力模型建立方法:将有限元数值仿真模拟与参数辨识过程进行结合,反求获取相关接触碰撞动力学参数,包括接触碰撞刚度系数、阻尼因子以及接触碰撞指数。以某火炮系统为研究对象,建立火炮发射过程身管-弹丸接触碰撞有限元弹塑性动力学模型,分析不同初始碰撞速度下相关物理量变化规律,为参数辨识过程提供输入数据。利用全局结合局部参数辨识方法(遗传算法-序列二次规划算法:GA-SQP),估计获得不同初始碰撞速度下的相关接触碰撞动力学参数。最后,基于最小二乘法拟合获得各个接触碰撞动力学参数与初始接触碰撞速度间的函数关系,从而建立准确、高效的身管-弹丸接触碰撞力模型。与现有文献和实弹射击结果的对比验证了本文接触碰撞力模型的正确性和有效性。

关键词：复杂接触表面有限元建模参数辨识接触碰撞模型遗传算法-序列二次规划算法

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某埋头弹机枪退壳系统设计与动力学分析

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北京理工大学学报 2023年第12期43卷 1265-1273页

作者：刘强周克栋宋伟陆野赫雷南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 国营第二九六厂重庆400050

为了同时解决埋头弹枪的退壳与首发装填可靠性问题,在埋头弹机枪设计时,提出了在弹壳滞留槽上加工阻挡斜面的办法.要求该斜面可以阻挡首发装填的埋头弹,却不能阻挡后续射击中被推出弹膛的弹壳.针对弹链与埋头弹之间、埋头弹与弹膛之间... 详细信息

为了同时解决埋头弹枪的退壳与首发装填可靠性问题,在埋头弹机枪设计时,提出了在弹壳滞留槽上加工阻挡斜面的办法.要求该斜面可以阻挡首发装填的埋头弹,却不能阻挡后续射击中被推出弹膛的弹壳.针对弹链与埋头弹之间、埋头弹与弹膛之间的接触情况,建立了接触碰撞模型,并将其代入多体动力学方程,通过多组取值对比分析,求解出符合首发装填及后续退壳要求的滞留槽内底面高度为0.3 mm.依据仿真求解得到的参数调整埋头弹枪物理样机,测得了滞留槽高度分别为0、0.3 mm时,枪机框复进的速度曲线.试验证明,计算得到的滞留槽内底高度在实际应用中可靠.

关键词：埋头弹机枪首发装填退壳接触碰撞模型动力学

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高产气井油管柱双重非线性流致振动模型研究

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西南石油大学学报（自然科学版） 2022年第2期44卷 148-158页

作者：李中王国荣方达科魏安超柳军中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井... 详细信息

针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井油管柱双重非线性流致振动模型。采用有限元法和Newmark-β法求解油管柱的双重非线性流致振动模型,与文献的实验数据和只考虑接触碰撞单非线性模型计算结果对比,验证了本文所建立的油管柱流致振动模型的正确性和优越性。根据现场高产气井参数,采用相似原理,开展了气井油管柱流致振动模拟试验,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,再次验证了油管柱双重非线性流致振动模型的正确性。所建立的非线性流致振动模型可为高产气井油管柱安全设计提供有效的分析工具。

关键词：哈密顿变分原理流致振动双重非线性接触碰撞模型模拟实验

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往复式机械大头瓦磨损故障动力学响应分析

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机械科学与技术 2017年第12期36卷 1843-1851页

作者：马波翟斌北京化工大学机电工程学院北京100029

大头瓦磨损故障是往复式机械严重故障之一,故障激励响应复杂,导致其难以早期预警。基于多体动力学理论,依据非线性碰撞模型和非线性摩擦模型,建立了大头瓦磨损故障的动力学模型;通过改变曲轴与大头瓦的间隙大小模拟大头瓦磨损故障的劣... 详细信息

大头瓦磨损故障是往复式机械严重故障之一,故障激励响应复杂,导致其难以早期预警。基于多体动力学理论,依据非线性碰撞模型和非线性摩擦模型,建立了大头瓦磨损故障的动力学模型;通过改变曲轴与大头瓦的间隙大小模拟大头瓦磨损故障的劣化过程;分析大头瓦磨损故障劣化过程接触碰撞力的变化规律及往复式机械的响应特征,提出了对应的早期预警和诊断方法。

关键词：大头瓦磨损故障机理接触碰撞模型多体动力学往复式机械

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空天飞机太阳能电池阵展收机构设计与仿真分析

空天飞机太阳能电池阵展收机构设计与仿真分析

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作者：李家龙华中科技大学

学位级别：硕士

空间可展收机构是空天飞机往返大气层和在太空进行探测活动不可缺少的航天设备。本文确定了一种太阳能电池阵构型，并针对该构型进行了运动学分析，动力学分析和含运动副间隙的动力学分析。通过系统地综合现有展收类型，提出了三种展收... 详细信息

空间可展收机构是空天飞机往返大气层和在太空进行探测活动不可缺少的航天设备。本文确定了一种太阳能电池阵构型，并针对该构型进行了运动学分析，动力学分析和含运动副间隙的动力学分析。通过系统地综合现有展收类型，提出了三种展收方案，对三种方案进行比较，优选确定了一种高刚度、可重复展收，并可以对日定向，在故障的时候可以模块分离的太阳能电池阵构型。通过对机构的运动学分析，确定了驱动类型。并且分析机构各构件的运动轨迹，返回设计阶段确定构件尺寸。通过对展收桁架进行模态分析，研究了帆板质量，桁架中间连接块质量，桁架杆件截面尺寸和形式对桁架固有频率的影响。对展收桁架进行了瞬态动力学分析，研究机构在完全展开状态下的稳定性，考虑了阻尼等因素对稳定性的影响。本文主要对含运动副间隙的太阳能电池阵的展收机构进行了多体系统动力学仿真分析，引入了间隙的描述方法，分析比较了Kelvin-Voigt粘弹性模型、Hertz非线性弹性碰撞力模型、非线性弹簧阻尼碰撞力模型等接触碰撞模型的优缺点。基于ADAMS，采用非线性弹簧阻尼碰撞力模型，对含运动副间隙的太阳能电池阵机构进行仿真分析，研究了间隙大小，间隙的有无，间隙阻尼，切向动摩擦系数，刚度系数，以及间隙个数与分布等因素对间隙机构动态特性的影响，进而提出了降低间隙影响的方法。从机构设计到分析，再由分析结果确定设计参数，本文的机构设计方法，为空天飞机展收机构的设计提供了有价值的参考。仿真分析的结果，也将为后续的优化设计工作提供重要依据。

关键词：太阳能电池阵展收桁架机构设计接触碰撞模型间隙动力学

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织构化间隙转动副接触模型及应用

织构化间隙转动副接触模型及应用

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作者：高润东燕山大学

学位级别：硕士

转动副作为机构的重要组成部分,在实际工程中不可避免存在间隙,导致机械系统的性能有所下降。表面织构在改善接触表面摩擦学性能方面的作用已得到验证,但由于织构化间隙转动副接触状态复杂,对其接触特性研究还不够深入。本文以织构化间... 详细信息

转动副作为机构的重要组成部分,在实际工程中不可避免存在间隙,导致机械系统的性能有所下降。表面织构在改善接触表面摩擦学性能方面的作用已得到验证,但由于织构化间隙转动副接触状态复杂,对其接触特性研究还不够深入。本文以织构化间隙转动副为对象,重点分析完善织构化间隙转动副接触碰撞模型。论文主要工作有:(1)为了进一步分析润滑对织构化间隙转动副的影响,针对间隙转动副的运动特点,考虑轴套因油膜压力导致的弹性变形对间隙转动副内油膜压力的影响,建立织构化间隙转动副润滑分析模型,模拟计算不同工况下间隙转动副内的油膜压力分布情况。结果表明,考虑弹性变形因素时,转动副最小油膜厚度及油膜压力都与不考虑弹性变形的情况有明显差异,在偏心率较大的情况下,二者差异进一步增大。(2)在传统接触模型的基础上,考虑轴套表面织构化处理对间隙转动副接触特性的影响,对织构化间隙转动副的接触碰撞过程进行分析,考虑织构区在转动副碰撞加深时的接触情况,建立干摩擦状态下织构化间隙转动副接触模型。(3)分析润滑条件下织构化间隙转动副的运动过程,基于润滑状态理论对Flores过渡力模型进行改进,以润滑状态区分转动副的运动阶段,建立了一种适用于织构化间隙转动副的过渡力模型。利用过渡力模型实现转动副润滑状态与接触状态的转换,建立润滑条件下的织构化间隙转动副接触碰撞模型。结合有限元软件仿真实验,对比验证本文所建立接触碰撞模型的准确性。(4)以含织构化间隙转动副的曲柄滑块机构为研究对象,应用本文所建立的接触碰撞模型计算间隙转动副内的接触力,进行动力学仿真。从多个角度(间隙大小、织构面积、织构密度)定性的分析转动副间隙和表面织构参数对含间隙机构动力学特性的影响。

关键词：间隙转动副表面织构接触碰撞模型润滑状态动力学

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双凸轮联动自动换刀装置多体动力学仿真研究

双凸轮联动自动换刀装置多体动力学仿真研究

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作者：刘冬大连理工大学

学位级别：硕士

本文以提高换刀速度和可靠性,研究换刀过程传动特性为目的,结合MDH卧式加工中心分析设计双凸轮联动自动换刀装置的关键结构,利用Pro/E、ADAMS和ANSYS从多方面开展基于虚拟样机技术的双凸轮联动自动换刀装置多体动力学与有限元联合仿真... 详细信息

本文以提高换刀速度和可靠性,研究换刀过程传动特性为目的,结合MDH卧式加工中心分析设计双凸轮联动自动换刀装置的关键结构,利用Pro/E、ADAMS和ANSYS从多方面开展基于虚拟样机技术的双凸轮联动自动换刀装置多体动力学与有限元联合仿真研究。重点探讨了虚拟样机的建模、装配、有限元分析、多刚体动力学仿真以及柔性多体动力学仿真,理论方法及仿真结果对指导工程实践、改进系统设计、提高产品性能具有重要意义。在调研国内外自动换刀装置发展及其研究现状基础上,针对传统的凸轮式自动换刀装置换刀时间长、可靠性低等缺陷,结合MDH80卧式加工中心的结构、尺寸,设计了一种复合凸轮(包括弧面分度凸轮和沟槽凸轮)机械手换刀与盘形凸轮主轴松拉刀联动的自动换刀装置,分析了其工作原理,匹配运动循环图并优化了各类凸轮机构运动规律。在Pro/E中建立了双凸轮联动自动换刀装置虚拟样机,并对整体结构进行干涉分析与运动仿真。利用ADAMS对装置的两个主要部分复合凸轮换刀机构以及盘形凸轮松拉刀机构进行多体动力学仿真分析,研究了凸轮传动副的接触碰撞力和机构输出位移、角速度、角加速度等啮合传动的动态响应特性,不同载荷工况对机械手换刀特性的影响等。采用ANSYS计算盘形凸轮的应力和变形。最后分析了装置产生振动和磨损的原因。针对弧面分度凸轮机构,基于柔性动力学理论和接触力学方法,利用有限元和虚拟样机技术,考虑凸轮轴柔性变形,采用非线性等效弹簧阻尼模型建立间隙处的接触碰撞模型,采用库仑摩擦模型考虑间隙处的摩擦作用,建立了刚柔耦合弧面分度凸轮间隙接触碰撞动力学模型。通过数值仿真,研究了刚柔耦合特性和间隙对机构传动特性的影响规律。研究表明该动力学模型较好地模拟了复杂弧面分度凸轮传动的柔性变形和接触冲击等特性,仿真结果为弧面分度凸轮系统动力学研究提供了理论指导和参考数据。采用有限元方法建立了弧面分度凸轮啮合传动的接触模型,探讨了其在外载条件下的接触响应特性,并对有限元结果进行了分析,得到了该传动应力和变形的一般规律,为强度设计计算提供了理论依据。

关键词：双凸轮联动多体动力学有限元弧面分度凸轮接触碰撞模型

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粗糙表面对织构化间隙转动副润滑接触特性的影响

粗糙表面对织构化间隙转动副润滑接触特性的影响

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作者：张宇轩燕山大学

学位级别：硕士

转动副作为构件最基本的连接方式之一,广泛应用于各类机械系统中。转动副中不可避免地存在间隙,间隙会引起碰撞、摩擦,影响机构的动力学性能。表面织构技术是一种改善润滑、提高摩擦学性能的手段。已有研究证明转动副添加表面织构能够... 详细信息

转动副作为构件最基本的连接方式之一,广泛应用于各类机械系统中。转动副中不可避免地存在间隙,间隙会引起碰撞、摩擦,影响机构的动力学性能。表面织构技术是一种改善润滑、提高摩擦学性能的手段。已有研究证明转动副添加表面织构能够减轻间隙影响、改善机构性能。目前针对织构化转动副的研究大都面向稳态的流体动压润滑工况,对含粗糙表面的织构化转动副混合润滑工况及接触碰撞特性还缺乏研究。本文以织构化间隙转动副为研究对象,考虑粗糙表面影响,建立适于织构化转动副的混合润滑模型和接触碰撞模型,研究粗糙表面参数及织构参数对机构运动学和动力学性能的影响,为织构化转动副设计及应用提供理论支撑。全文主要工作如下:(1)建立了织构化转动副混合润滑模型,以平均流量模型为基础,对织构化转动副宏观尺度和织构尺度的特性进行数值重构;以GW接触模型为基础,对粗糙度尺度的影响用统计学方法表征。通过分析粗糙表面对转动副承载力和摩擦力的作用,以表征粗糙表面对混合润滑的影响。运用该模型就织构化转动副粗糙表面参数及织构参数对摩擦学性能的影响开展了研究。结果表明随粗糙表面Ra值增加,转动副油膜承载力、摩擦力、摩擦系数均增大。(2)建立了织构化转动副接触碰撞模型,模型基于课题组改进的Winkler接触模型,针对现有含粗糙表面的转动副接触模型中仅考虑微凸体变形的不足,将微凸体与基体接触变形规律相结合,使计算结果更贴合实际。将模型的数值求解结果与Abaqus有限元仿真对比,验证了模型的准确性。利用该模型探究了粗糙表面参数对转动副接触碰撞过程的影响,发现粗糙表面的引入降低了接触表面的刚度,增加了接触碰撞过程中的能量耗散。(3)应用所建立的混合润滑模型及接触碰撞模型,以含织构化间隙转动副的曲柄滑块机构为对象进行动力学建模。分析了粗糙表面Ra值、织构面积及输入转速对机构动力学性能的影响,发现添加粗糙表面影响能减轻间隙影响,改善机构的加速度和接触力;织构对机械系统的影响可能是正面的也可能是负面的,随织构尺寸的增加,其产生的积极影响会先增加后逐渐减小直至变为消极影响。因此在设计转动副接触表面形貌时应根据具体工况选择适合的参数。

关键词：间隙转动副表面织构粗糙表面混合润滑模型接触碰撞模型

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大型空间结构展开锁定后结构间隙非光滑动力学分析

大型空间结构展开锁定后结构间隙非光滑动力学分析

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作者：李春洋北京工业大学

学位级别：硕士

在航空航天领域，由于运动副存在间隙而造成严重航天事故的例子很多，运动副间隙使得空间机构存在非线性动力学特性，会导致展开结构振动、定位机构精度下降、卫星天线打开失稳等故障，从而导致航天器不能正常运行甚至失效。\n 本文... 详细信息

在航空航天领域，由于运动副存在间隙而造成严重航天事故的例子很多，运动副间隙使得空间机构存在非线性动力学特性，会导致展开结构振动、定位机构精度下降、卫星天线打开失稳等故障，从而导致航天器不能正常运行甚至失效。\n 本文主要针对周边环形桁架天线展开锁死后，分析齿轮副间隙在外激励的作用下对系统所产生的影响。\n 因为周边环形桁架天线结构复杂，间隙种类众多，所以文中只研究两种形式的间隙，分别是齿轮间隙和铰链间隙。由于间隙的存在导致系统有很强的非线性的动力学行为，这种非线性的动力学行为主要是由非光滑所致的。通过建立含间隙的齿轮非光滑动力学模型对齿轮间隙进行数值计算，进行分析;铰链间隙是通过建立含间隙平面四杆机构非光滑动力学模型进行数值计算，进而得出一些结论。由于齿轮结构的特殊性，本文建立了两种齿轮非光滑动力学模型。从数值结果可知，由于间隙的存在导致系统方程中出现了分段光滑的现象，进而出现了分岔和混沌等强的非线性的动力学行为。由于系统方程中的分段函数出现，使用解析方法相对比较困难，论文主要采用了数值计算进行研究。文章最后简单的介绍了求解非光滑动力学中求解不连续映射的两种基本方法，并且举例分析这两种方法。论文的研究内容分为以下几部分:\n (1)研究第一种含间隙的齿轮副非光滑动力学模型，通过对物理模型的分析，建立了直齿锥齿轮一种简化的动力学模型，而齿轮中的润滑油等在太空由于冷热冲击的不断交替而产生能量损耗。通过对间隙的变化，运用数值仿真的方法对系统进行了动力学分析。\n (2)研究了第二种含间隙的齿轮副模型，首先介绍几种不同形式的接触碰撞模型，并指出模型的利弊，找到最适合含间隙的齿轮动力学方程的模型，进而建立动力学模型，研究了模型随着齿轮间隙的变化，产生了周期运动与混沌交替出现的非线性动力学行为。最后通过对外激励频率数的变化，运用数值仿真的方法对系统进行了动力学分析。\n (3)以含间隙四连杆机构为对象，基于旋转铰间隙的连续接触碰撞力的模型，建立含间隙四连杆机构的动力学方程，分析的机构动态特性。由于目前含间隙机构动力学特性的分析多是定性的分析，关于含间隙机构定量分析较少，本章含间隙的四连杆机构为对象，分析了不同间隙尺寸时，间隙对机构动态特性的定量影响。\n (4)研究了碰撞系统的周期轨道的动力学行为，运动轨线与接触面有三种情况，这里主要分析轨线与碰撞面相切的周期运动的情况。周期运动相应的时间Poincare映射是不连续的，有两种分析方法，一种是通过零时间不连续映射法(ZDM)，另外一种是通过Poincare截面不连续映射法(PDM)。

关键词：环形桁架天线结构间隙非光滑动力学数值计算接触碰撞模型空间结构

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