文章编号:100122354(2000)1020024203
机床整机的动态特性分析Ξ
覃文洁1,左正兴1,刘玉桐1,文占科1,丁庆新2
(11北京理工大学车辆工程学院CAD/CAM室,北京 100081; 21北京第一机床厂)
摘要:采用用户自定义矩阵单元来处理机床结合部的接触问题,在商品化软件平台上建立了机床整机的有限元模型,并对其进行了动态特性的分析。运用该方法来进行结构的性能预测,已用于工厂对机床的结构改进设计中。
关键词:机床;有限元;动态特性
中图分类号:TH122 文献标识码:A
1 引言
机床是机械制造工业中最基本的设备。随着国民经济的发展,人们对机床提出了越来越高的要求,其中最基本的问题就是要提高机床的工作性能,而机床的工作性能是与其动态性能紧密相关的。随着现代设计方法的广泛运用,对机床进行动态特性分析,用动态设计取代静态设计已成为现代机床设计发展的必然趋势。
机床是由多个零部件组成的复杂组合结构,仅对个别零部件进行分析,无法全面反映机床整体的性能,特别是在动态分析中,各零部件之间结合部的接触参数对动态性能的解析计算精度影响很大,因此,要准确地预测机床的动态性能,就必须对整机进行动力学分析。
在进行结构动力学分析的实际运用中,通常采取的方法是将连续系统离散化为只有有限个自由度的系统,由此求出连续系统的近似解。这些离散化的方法中有集中质量法、假设模态法、模态综合法和有限元法。集中质量法虽然做法简单,但如何选取各个集中点以及如何配置各点的质量,才能使所得结果比较接近于实际情况,这都需要经验或实验的启示,缺乏一般的理论指导。假设模态法和模态综合法的精度在很大程度上取决于所选择的结构或子结构的假设模态,对于复杂结构,这种假设模态难以找到,并且对于不同的结构没有通用性。而有限元法则是对每个单元取假设模态,由于单元的数目通常比较大,假设模态就可以取得非常简单;而且它以节点位移作为系统的广义坐标,可以降低系统微分方程的耦合程度,给用计算机求解
无间隙机构运转情况。另外,从考虑有阻尼和无阻尼对比情况来看,阻尼对弹性连杆变形是有一定影响的,由图4、图5可以看出计入阻尼可以减弱弹性杆件的变形,并且使得运动具有一定的规律性,提高了机构的稳定程度,所以可以采用具有一定阻尼的智能减振材料对含间隙弹性机构实行主动控制。
5 结论
本文在牛顿法建立的含间隙刚性机构二阶段模型的基础上,引入瞬时结构假设,建立了含间隙弹性连杆机构的动力学模型,分析了运动副间隙和结构阻尼对弹性连杆机构动态特性的影响,计算结果表明,间隙使得弹性连杆机构动态响应明显加大,而结构阻尼的存在减弱了杆件的弹性变形运动,并且使得变形运动具有一定的规律性,提高了机构的稳定程度,所以可以采用具有一定阻尼的智能减振材料对含间隙弹性机构实行主动控制。总之,在进行高速、精密机构动力分析时计入间隙和杆件弹性是完全必要的。
参考文献
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业出版社,1997.
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计算机辅助设计专题论文《机械设计》2000年10月№10
Ξ收稿日期:2000203224
基金项目:863资助项目(952064500)
作者简介:覃文洁(19682),女,讲师,工学硕士。主要研究方向:机械结构分析、机械系统多体动力学仿真等。
带来方便,所以有限元法已成为分析复杂结构的有效方法和手段[1]。本文就是采用有限元法,在商品化软件平台上对北京第一机床厂生产的立式加工中心进行了动态特性分析,并获得了试验验证。
2 机床整机有限元模型的建立
机床整机的有限元网格是在I -DEAS Master Se 2ries 软件上建立的。首先在建立机床主要零件的几何模型基础上(见图1),生成各零件的有限元网格。由于机床零件主要以箱形结构为主,因此在单元划分时,主要采用二维壳单元,局部结构(如主轴、滑块、轨道)采用实体单元,这样既有效地减小了模型规模,又能保证计算的准确性。然后将各零件的有限元网格“装配”在一起,就形成了整机的有限元网格
。
11底座 21立柱 31X 溜板 41Z 溜板51主轴箱 61主轴 71工作台
图1 机床整机的有限元模型
将I -DEAS 软件生成的机床整机有限元网格转
至ANSYS 软件中,以用于作动力学分析,结合部采用适当的联接单元联接,再按照机床与地面固结的实际位置施加位移边界条件,载荷加在主轴下端中心点处,这样就形成了机床整机的有限元模型。该模型的总结点数为6782,四面体实体单元数为6413,三角形壳单元数为13689,结合部联接单元共92个。
2 机床结合部接触问题的处理
机床是由多个零部件通过不同种类的结合部联接而成的,联接处的结合条件对结构性能特别是动态性能的影响很大。有专家估计,一台机床90%以上的阻尼和55%的动柔度来自结合部[2]。所以,要想建立一个精确的组合结构动力学模型,进行结构的动态设计与动力学分析,如何正确处理结合部的接触问题是关键技术之一。 在用有限元法进行结构动力学分析时,可取节点位移为广义坐标,在建立了单元的位移函数后,单元的
动能T 和势能V 可表示为[3]:
T =12{q}e ∫e ρ[N ]T [N ]d v{q}e =1
2{q}T e [M ]e {q}e
(1)
V =
1
2{q}T e ∫e [B ]T [D ][B ]d v{q}e =1
2
{q}e T [K ]e {q}e (2)
式中:{q}e ———单元节点位移列阵;
[N ]、[B ]、[D ]、[K]e 、[M ]e ———分别为单元形函数、几何矩阵、
弹性矩阵、刚度矩阵和质量矩阵。
单元节点载荷向量{R}e 包括动载荷{F}e 和阻尼力{F v }e ,即{R}e ={F}e +{F v }e ,其中阻尼力可由下式求得:
{F v }e =-∫e
v [N ]T [N ]d v{q}e =-[C ]e {q}e
(3)式中:v ———阻尼系数;
[C ]e ———单元阻尼矩阵。
将上述功能、势能和载荷代入拉格朗日方程,可得到单元的运动微分方程:
[M ]e {¨q }e +[C ]e { q }e +[K ]e {q}e ={F}e (4) 再进行结构的综合就可得系统的运动微分方程: [M ]{¨q }+[C ]{ q }+[K]{q}={F}
(5)式中:{q}、{F}———分别为总体节点位移和载荷列阵;
[M ]、[C ]、[K]———分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩
阵。
若结构中有附加质量、弹性联接或接触阻尼,就需要对系统的能量和载荷进行修正。为此,作者提出采用一种用户自定义矩阵单元(刚度矩阵、阻尼矩阵或质量矩阵)来处理这个问题。该单元无需定义几何形状,只要给出矩阵元素值即可联接空间的任意两个节点,每个节点有6个自由度,则该单元就有12个自由度(如图2所示)。由式(1)、(2)、(3)可知,在节点间加入自定义的刚度矩阵单元、阻尼矩阵单元和质量矩阵单元,只要矩阵元素取适当的值,就可以在系统的能量和载荷计算中,计入由于接触刚度带来的势能、接触阻尼引起的阻尼力和附加质量引起的动能
。
图2 用户自定义单元
机床结合部存在着接触刚度和接触阻尼,这些参
数是通过试验分析获得的,在具体应用时就可以采用用户自定义的刚度矩阵单元和阻尼矩阵单元来处理,由于刚度矩阵和阻尼矩阵都是对称矩阵,故有78个独立元素:
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2《机械设计》2000年10月№10专题论文
计算机辅助设计
C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12 C2C13C14C15------C22C23 C3C14C24C25-------C33 C4C15C25C34-------C42 C5---C43------C50 C6----C51-----C57 C7-----C58----C63 C8------C64---C68 C9-------C69--C72 C10--------C73-C75 C11---------C76C77 C12C23C33C42C50C57C63C68C72C75C77C78 例如,若已知两节点之间只有X方向的联接刚度K,根据刚度的物理意义,可求得刚度矩阵单元中的元素取值应为:C1=-C7=C58=K,其余为0。阻尼矩阵单元的元素求值方法类似。
由此可以看出,通过对刚度矩阵单元和阻尼矩阵单元的元素取不同的值,就能描述两节点间的各种联接情况,其它型式的联接单元(如软件中的弹簧元、阻尼元)也均可采用这种单元来代替,因此用户自定义矩阵单元可以作为一种通用的联接单元来使用。
4 机床整机的动态特性分析
机床整机的动态特性分析是在ANSYS软件上进行的。由于Block Lanczos法在模型是由壳或壳加实体组成时运行良好,
且速度较快,故采用此法进行模态分析,由此可得机床在这三个方向上的优势固有频率,与试验值比较,相对误差均在15%以内(见表1)。
由于机床主轴下端与刀具相连,其动响应直接影响机床的加工精度,为此本文采用模态叠加法进行了谱响应分析,求得机床主轴下端中心点X、Y、Z三个方向的动柔度幅值曲线如图3所示,对应于各方向优势固有频率处的动柔度幅值见表2。
表1 机床整机的优势固有频率计算值和测量结果比较
方向阶次计算频率(Hz)试验频率(Hz)相对误差(%)
X 1301066261751214 272150779150-8.8 3108.88117.50-7.3
Y 121101523175-1115 26012985317512.2 393.73288.755.3
Z
121101523175-1115
26012985317512.2
393.732101.25-7.4
图3 机床整机的动柔度幅值曲线
5 结论
(1)由计算结果可知,除了Y方向在第一阶优势
固有频率处的动柔度幅值略小外,该机床在X、Y两
个方向的动柔度要比Z方向大,这与以往对该机床进
行静态分析所得的结果———Z方向的静刚度大于其它
两个方向是一致的。因此从提高机床整体刚度的角度
出发,对其结构的改进应着眼于提高X、Y两方向的
刚度;
表2 机床在优势固有频率处的动柔度幅值计算结果
优势固有频率
的阶次
动柔度幅值(×10-6m/N)
X方向Y方向Z方向
11614415616
2116119114
3710714016
(2)采用用户自定义矩阵单元来处理结合部接触
问题,可以联接空间的任意两个节点,通过对其元素取
不同的值,就能描述两节点间的各种联接情况,可作为
一种较为通用的联接单元使用;
(3)为了准确地预测机床整体的动态性能,本文采
用有限元法在商品化软件平台上实现了对机床整机的
动态特性分析。目前,这种分析方法已用于北京第一
机床厂对机床的结构改进设计中。
参考文献
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海:复旦大学出版社,19931
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计算机辅助设计专题论文《机械设计》2000年10月№10
2000210211 A study on linear regression model with fuzzy w eight and its application to S-N curve in its regression analysis HUANG H ong2zhong et al(School of Mechanical Engineer2 ing,Dalian University of science and Engineering)
Abstract:Owing to the conventional linear regression model is sensitive to abnormal data,therefore the regression equation is not stable enough.This paper established the calculation formula of subordinate degree of the measured data to regression straight line and put forward the fuzzy weighted linear regression model which takes this subordination degree as the weight.By means of weight2 ed subordination degree this model weakens the influence of dis2 tinct abnormal data affecting upon the regression straight line and thus achieves the goal to enhancing the stability of regression equa2 tion.
K ey w ords:Linear regression,Fuzzy weight.S-N curve
Fig0Tab5Ref5“Jixie Sheji”0105 2000210213 The policy decision support system for selecting ma2 chine tool model oriented to flexible production line
G AO Ju2hong et al(Mechanical Engineering Department, School of Mechanical Engineering,Tianjin University)
Abstract:Aimed at the selection of machine tool model in rapid responce technique of flexible production line this paper put forward an expert system model for selecting machine tool model in view of rule reasoning mechanism and a synthetic evaluation deci2 sion method which can be handled by computer easily.Due to the introduction of non-precising reasoning algorithm and Analytic Hierarchy Process(AHP)method the complexity of inffuence of multi-factors is simplified thus makes a rapid and accurate deci2 sion process.
K ey w ords:Expert system,Fuzzy matching,AHP(analytic Hierarchy Process),Support of policy decision
Fig4Tab2Ref5“Jixie Sheji”9428 2000210216 The application of BP neural netw ork in the calcu2 lation of tribology design
XU Jian2sheng et al(Wuhan Institute of Chemical Technolo2 gy)
Abstract:By the use of double hidden layered BP artificial neural network a mathematical model of relationshi p between wear rate of screw-nut pair and sliding speed is established.This model can be used in the accurate calculation of wear rate of screw-nut pair and worm-worm wheel pair,and can be applied quite conve2 niently to tribology programming as well.By adopting the L-M rule,the learning and training of neural network carried out in this paper enable the network a quicker convergence and a less error. The output result of network possesses extreme conincidence com2 pared with the result of experiment.This neural network can pro2 vide an effective calculation means for personnels of engineering de2 sign while doing their tribology design.
K ey w ords:Tribology design,Neural network,L-M training rule,Sliding speed
Fig4Tab1Ref5“Jixie Sheji”0093 2000210219 A solving method of maximum travel angle and minimum motion angles of push travel and return travel of shper2 ical cam mechanism with oscillating follow er
L I Yang2ping et al(Jimei University)
Abstract:Once the type of motion law of oscillating rod,the motion anglesΦ0、Φ′0of push travel and return travel and the al2 lowable pressure angles[α]、[α]r are being adopted there will cer2 tainly exist a maximum value{ψm}max of travel angleψm of oscillat2 ing rod;once the type of motion law of oscillating rod,the travel angleψm of oscillating rod and the allowable pressure angle[α]、[α]r of push travel and return travel are adopted,there will certainly exist the minimum values{Φ0}min、{Φ0′}min of motion anglesΦ0、Φ
′of push travel and return travel.The solving method to {ψm}max and{Φ0}min、{Φ0′}min presented in this paper possesses cer2 tain guiding significance to the analysis and design of spherical cam mechanism.
K ey w ords:Spherical cam mechanism,Oscillating follower, Travel angle,Push-travel motion angle,Return-travel motion angle
Fig2Tab0Ref6″Jixie sheji″9549 2000210221 The KE D analysis of elastic link mechanism with clearances
JIN Chun2mei et al(School of Architecture Engineering and Mechanics,Xi’an Jiaotong University)
Abstract:By combining traditional KED method with two phase model of rigid link mechanism containing clearance based on Newton law,this paper established a fairly succinet dynamic model of elastic link mechanism containing clearance,adopted the KED solving thought and analyzed the influence on dynamic response of elastic link mechanism affect by moving pair clearance and struc2 tural damping.Calculation examples make clear that this method is correct and feasible.
K ey w ords:KED analysis,Newton law,Elastic linkage mecha2 nism with clearances,Model
Fig5Tab1Ref5“Jixie Sheji”9573 2000210224 Analysis of dynamic characteristics of machine tool as a whole
QIN Wen2jie et al(Beijing University of Technology)
Abstract:The contact problem of integrated part of machine tool is being handled with the adoption of matrix unit selfdefined by users.The finete element model of machine tool as a whole is established on the platform of commercialized softwares and the analysis on its dynamic characteristics is being carried out.Function prediction of the structure is conducted by applying this method. This method has already been applied in factories in the design of improving the structures of machine tools.
K ey w ords:Machine tool,Finite element,Dynamic character2 istic
Fig3Tab2Ref3“Jixie Sheji”0140 2000210227 Three dimensional TEH D f inite element analysis and research of EMP radial sliding bearing
SHI Xiao2xiang et al(Department of Plastic Forming Engi2 neering,Shanghai Jiaotong University)
Abstract:The thermal-elastic deformation of EMP radial sliding bearing makes rather big influence on lubrication properties of bearing.The result claculated from taking winkler hypothesis to let the deformation be simplified as a beam shows a rather big error compared with practical result.This paper adopted a kind of calcu2 lation model of finite element analysis on thermo-elastic-hydro2 dynamics and carried out an overall analysis on thermal-elastic de2 formation according to3-D finite element method.In the mean2 time the coupled calculation and analysis are carried out by combin2 ing with generalized Regnolds equation and energy equation.The calculation shows that the3-D finite element method can reflect temperature distribution of oil film and bush more better when compared with winkler hypothesis,and is helpfue to reveal the lu2 brication property of bearings.
K ey w ords:TEHD(Thermo-elastic-hydrodynamic),Finite element,Hexahedral unit,EMP radial sliding bearing
Fig5Tab1Ref6“Jixie Sheji”9562
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″Jixie Sheji″2000№10ABSTRACTS
某边坡动态变形特征分析 摘要：以某边坡为工程背景，研究了该边坡近期的变形特征，将变形体的变形形式分为2种情形，排水固结沉陷型、滑移型，其中，排水固结沉陷型变形形式主要以不均匀变形为主；滑移型包括了沿老滑面滑移型和土体剪损滑移型。 关键词：边坡变形特征动态滑动面稳定性 1、引言 边坡变形特征分析是边坡工程的重要研究内容，以某边坡为工程背景，除边坡区外新城建设已具规模，边坡区的前沿望江大道和民德路一带城镇建设基本完成，按规划要求，边坡区内近期将安置十个单位及近万移民。然而近几年的道路建设已使该区多处出现了一定规模的变形，严重影响县城区移民迁建工作。其中最大一处民德小学变形体影响面积超过3万m2，使已建成道路破坏；近期东部因部分移民房屋基础开挖以引起部分坡体变形，在短短两个月的时间内，水平位移达l-6cm，变形体的影响宽度达60-70m，且处在进一步发展之中。因此，研究该边坡近期的变形特征，对于边坡区的防治与治理工作具有重要意义。 2、边坡近期变形分析 近期变形发生在1998年新城建设之后，到目前为止，先后形成了陈家院子、石院子、石院子后、民德小学、民德小学东等5处较大规模变形体，涉及总面积达10万多m2。体积50多万m3。 2，1排水固结沉陷型 排水固结沉陷型。此类变形以民德小学、陈家院子和石院子变形体为代表，其中民德小学变形体最典型。该变形体位于崩滑堆积平台中区前缘，其变形形式主要以不均匀变形为主，后期见前缘部分土坡体有明显的滑移变形，尤其公路路面明显外鼓变形。该变形体在民德小学一带差异变形较大，最大量可达50－70cm，导致这座近千学生的小学宿舍与教学楼严重开裂变形，从而不得不整体搬迁。后来随着东部挡墙基础的回填，地下水逐步回升，以及前沿坡角的减缓和保护等措施，才使得该变形体的变形有所减缓，目前已处于基本稳定状态。造成这种大范围变形的内在因素是由于民德小学一带表部粘土层分布较厚，由于地下水位高，自然条件下，大都处于饱和状态(如图1示)，当下部碎块石层中的地下水快速疏干，上部弱透水的粘土层缓慢排水产生固结变形，由于该土层下部强度相对较高的块石层接触面起伏不平，导致上部土层不均匀的压缩变形。在地表具体表现为总体沉陷而局部水平拉裂变形。民德小学变形体的变形具有以下特征：(1)后缘大部分区域的变形与前缘开挖临空面没有直接的关系。变形体后缘距公路开挖面在100余米之外，大遍区域并无中层滑带产生，而底部滑带大都倾向山里，无滑动条件，说这一区域的后期变形只能是随地下水的疏干范围的扩大而扩大的。(2)民德小学早期NW－SE向拉裂变形与基岩面形态条件有关，因为区前
第31卷第1期福州大学学报(自然科学版)Vol.31No.1 2003年2月Journal of Fuzhou University(Natural Science)Feb.2003 文章编号:1000-2243(2003)01-0069-04大型机床动态特性的整机有限元分析 林有希1,高诚辉1,高济众2 (1.福州大学机械工程系,福建福州350002;2.合肥工业大学机械学院,安徽合肥 230009) 摘要:用静态凝聚法和子结构技术,大幅度缩减机床整机有限元分析的计算规模,保证了工程研究感兴趣 的低阶频率范围的精度.结合1台大型机床整机的有限元建模,在微机上对其进行动态性能分析,判别薄 弱环节,提出设计修改方向和建议. 关键词:大型机床;模态分析;有限元;静态凝聚 中图分类号:TH113文献标识码:A Dynamic finite element analysis of heavy-duty machine tool LIN You-xi1,GAO Cheng-hui1,GAO Ji-zhong2 (1.Department of Mechanical Engineering,Fuzhou University,Fuzhou,Fujian350002,China;2.College of Me- chanical Engineering,Hefei University of Technology,Hefei,Anhui230009,China) A bstract:Stiffness and mass matrices is effectively r educed by static condensation and sub-str ucture method.The finite element analysis for complex mechanical structure can be performed in personal c om- puter.The result and discussion of the dynamic analysis is presented for a heavy-duty machine tool, with pr ogram AMTPOS. Keywords:heavy-duty machine tool;dynamic analysis;finite element method;static c ondensation 机床是工作母机,其动态特性将直接影响加工精度和质量.对于机床这种复杂而庞大的结构,其动态有限元分析将导致成千上万个自由度的特征值问题,尤其拓展到在微机上进行的高频度分析计算,巨大的计算规模使计算机容量和计算时间难以承受.因此,有效缩减计算规模是机床整机有限元分析面临的关键问题之一.虽然子空间迭代法或P-W等方法[1,2]充分计及矩阵[M]和[K]的稀疏或带状性质,但也难以用来克服上述困难.在机床整机动态分析与参数优化程序系统AMTPOS①中,利用凝聚降阶技术解决计算规模问题,实现微机上对设计阶段的机床进行静动态性能分析预测,在多台机床分析实践中取得了成效.本文将详细讨论1台重型立式镗铣床的动态分析过程. 1 静态凝聚法 对于大型特征值问题,Guyan R J[3]提出一种矩阵降阶的办法,称为静态凝聚或特征值节化.其基本思想是保留一小部分未知的结点位移作为“主”自由度(保留),通过静态凝聚变换,消去另一部分称为“副”自由度(内部)的位移,从而使得动力矩阵的尺寸得到减缩.其基础是假设在低频段上惯性力对副自由度的影响比静力效应小,略去副自由度上惯性的作用.由副自由度上的位能极值条件: [K lb]{U b}+[K ll]{U l}=0(1)其中:{U b}为主自由度上的位移向量;{U l}为副自由度上的位移向量;[K]和[M]也相应分块,得到约束方程: {U l}=-[K ll]-1[K lb]{U b}(2) 收稿日期:2002-08-26 作者简介:林有希(1967-),男,在职博士,高级工程师. ①AMTPOS系统能在图纸设计阶段对机床整机静动态性能进行分析预测,判别薄弱环节,提出修改方向.由合肥工业大学和北京机床研究所合作研制.
筋板布置型式对机床动态性能的影响 Ξ 毛海军① 孙庆鸿① 陈 南① 陈 新① 何 杰① 张建润① 郑文友② 王建平② (①东南大学 ②无锡机床股份有限公司) 摘要 以M2120A 内圆磨床为对象,比较了采用不同筋板型式后各主要零件及整机的动态性能。分析结果 表明,依据零件的振型特点选用相宜的筋板型式可明显提高其动刚度,而且由改进后的各零件组合而成的整机磨床比原磨床具有更好的动态特性。 关键词 内圆磨床 动态特性 筋板型式 本文借助三维CAD 软件Pro/E 与有限元分析软件ANSYS ,分析了M2120A 内圆磨床主要零件的筋板布置型式对其动态特性的影响,比较了由改进后的各零件组合而成的整机磨床与原磨床的动态特性。 1 X 型筋板对零件动态性能的影响 在M2120A 内圆磨床的主要零件中,床身、桥板、床头箱滑板与磨架支座滑板可视作同一类零件,均属于长宽高为同一数量级的实体结构。原结构设计全部采用了井字型筋板。现以桥板为例分析说明筋板布置型式对其动态性能的影响。经分析原桥板的第一阶扭转频率为2791115Hz (见图1a )。现将原桥板的井字型筋板分别改为X 型与米字型,而其它结构保持不变,则有限元分析结果显示:X 型桥板的第一阶扭转频率为3241631Hz ,比原桥板提高了16131%;而米字型桥板的第一阶扭转频率为3121631Hz ,比原桥板提高了12%。图1b 、c 所示分别为对应的扭转振型图 。 图1 桥板第一阶扭转振型图 由以上分析可知,采用X 型筋板的结构比采用井字型筋板的结构具有更高的抗扭能力。同时,通过比较米字型桥板与X 筋板的桥板还可以看出,尽管前者比后者多设置了两根筋板,但桥板的扭转频率不仅没有提高反而降低了12Hz 。这说明按传统的经验设计方法,盲目设置多条筋板对提高结构本身的动刚度并 不一定有利。 对床身、床头箱滑板与磨架支座滑板也按以上方式改变筋板型式,经分析其第一阶扭转频率也均有显著提高,可得到与桥板分析相同的结论。 2 井字型筋板对零件动态性能的影响 M2120A 内圆磨床工作台是属于长度远大于截面 的宽度与高度的类似于梁式杆的结构。原设计采用米字型筋板。经有限元分析可知,工作台的第一阶振型为弯曲,其频率为91125Hz (见图2a )。现将米字型筋板改用井字型,而仍保持其它结构不变,则经有限元分析得到其第一阶弯曲频率为126187Hz (见图2b ),比原工作台提高了39104%。这表明采用米字型筋板的结构与采用井字型筋板的相比,前者的抗弯曲能力不如后者高 。 (a )米字型筋板工作台 (b )井字型筋板工作台 弯曲振型图(f =91125hz ) 弯曲振型图(f =126187hz ) 图2 工作台第一阶弯曲振型图 3 磨床整机动态特性的比较 通常,单个零件动刚度的高低可以通过比较相应 的第一阶频率的大小来评定,而对于由各零件组合而成的磨床整机就不是如此简单,常常需要通过计算才 设计与研究 Ξ江苏省九五重大工业攻关项目(B G98006—2)
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。
文章编号:100122354(2000)1020024203 机床整机的动态特性分析Ξ 覃文洁1,左正兴1,刘玉桐1,文占科1,丁庆新2 (11北京理工大学车辆工程学院CAD/CAM室,北京 100081; 21北京第一机床厂) 摘要:采用用户自定义矩阵单元来处理机床结合部的接触问题,在商品化软件平台上建立了机床整机的有限元模型,并对其进行了动态特性的分析。运用该方法来进行结构的性能预测,已用于工厂对机床的结构改进设计中。 关键词:机床;有限元;动态特性 中图分类号:TH122 文献标识码:A 1 引言 机床是机械制造工业中最基本的设备。随着国民经济的发展,人们对机床提出了越来越高的要求,其中最基本的问题就是要提高机床的工作性能,而机床的工作性能是与其动态性能紧密相关的。随着现代设计方法的广泛运用,对机床进行动态特性分析,用动态设计取代静态设计已成为现代机床设计发展的必然趋势。 机床是由多个零部件组成的复杂组合结构,仅对个别零部件进行分析,无法全面反映机床整体的性能,特别是在动态分析中,各零部件之间结合部的接触参数对动态性能的解析计算精度影响很大,因此,要准确地预测机床的动态性能,就必须对整机进行动力学分析。 在进行结构动力学分析的实际运用中,通常采取的方法是将连续系统离散化为只有有限个自由度的系统,由此求出连续系统的近似解。这些离散化的方法中有集中质量法、假设模态法、模态综合法和有限元法。集中质量法虽然做法简单,但如何选取各个集中点以及如何配置各点的质量,才能使所得结果比较接近于实际情况,这都需要经验或实验的启示,缺乏一般的理论指导。假设模态法和模态综合法的精度在很大程度上取决于所选择的结构或子结构的假设模态,对于复杂结构,这种假设模态难以找到,并且对于不同的结构没有通用性。而有限元法则是对每个单元取假设模态,由于单元的数目通常比较大,假设模态就可以取得非常简单;而且它以节点位移作为系统的广义坐标,可以降低系统微分方程的耦合程度,给用计算机求解 无间隙机构运转情况。另外,从考虑有阻尼和无阻尼对比情况来看,阻尼对弹性连杆变形是有一定影响的,由图4、图5可以看出计入阻尼可以减弱弹性杆件的变形,并且使得运动具有一定的规律性,提高了机构的稳定程度,所以可以采用具有一定阻尼的智能减振材料对含间隙弹性机构实行主动控制。 5 结论 本文在牛顿法建立的含间隙刚性机构二阶段模型的基础上,引入瞬时结构假设,建立了含间隙弹性连杆机构的动力学模型,分析了运动副间隙和结构阻尼对弹性连杆机构动态特性的影响,计算结果表明,间隙使得弹性连杆机构动态响应明显加大,而结构阻尼的存在减弱了杆件的弹性变形运动,并且使得变形运动具有一定的规律性,提高了机构的稳定程度,所以可以采用具有一定阻尼的智能减振材料对含间隙弹性机构实行主动控制。总之,在进行高速、精密机构动力分析时计入间隙和杆件弹性是完全必要的。 参考文献 [1] Winfrey R C,Anderson R V,Gnilda C W.Analysis of elastic ma2 chinery with clearances[J].ASME Journal of Engineering for Indus2 try,1973,95:695-703. [2] Dubowsky S,G ardner T N.Design and analysis of multilink flexible mechanisms with multiple clearance connections[J].ASME Journal of Engineering for Industry,1977,99:88-96. [3] 李哲,含间隙弹性平面连杆机构动力分析[J].机械工程学报, 1994,30(Supp):134-139. [4] 冯志友,孙序梁,张策.多运动副间隙的平面四杆机构动力分析 [J].佳木斯工学院学报,1991,9(2). [5] 张策.弹性连杆机构的分析与设计(第二版)[M].北京:机械工 业出版社,1997. 42 计算机辅助设计专题论文《机械设计》2000年10月№10 Ξ收稿日期:2000203224 基金项目:863资助项目(952064500) 作者简介:覃文洁(19682),女,讲师,工学硕士。主要研究方向:机械结构分析、机械系统多体动力学仿真等。
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
数控机床的动态特性概述 李凯旋
研究机床动态特性的重要性和必要性现代机床正向高速，大功率，高精度的方向发展， 除了要求机床重量轻，成本低，使用方便和具有良 好的工艺性能外，对机床的加工性能要求也愈来愈 高。机床的加工性能与其动态特性紧密相关。 由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制，传统的机床设计 的主要依据是静刚度和静强度，对机床的动态特性考虑较少。结 果常常是以较大的安全系数加强机床结构。导致机床结构尺寸和 重量加大。并不能从根本上改观机床的动态特性。
机床的动态特性的基本概念 机床的动态性能是指机床运转之后振动、噪声、热变形与磨损等性 能的总称。但长期以来主要指的是机床的振动性能，即主要指机床 抵抗振动的能力。【1】????? ??????===振型）振型（一阶振型，二阶变形大小）动态柔度变形的能力。动刚度：动载荷下抵抗变形的能力。静刚度：静载荷下抵抗为临界阻尼系数为阻尼系数，阻尼比）（固有角频率固有频率(/1r r ,r/r 2/f f co co n n n n d k ωξπωω机床结构的动态特性参数主要参数包括固有频率，阻尼比，振型，动刚度等。机床的动态分析主要是研究抵抗振动的能力，包括抗振性和切削稳定性，【2】??? ?????????切削自激振的能力）切削稳定性（机床抵抗主要零件的固有频率阻尼特性机床的结构刚度振动的能力）抗振性（机床抵抗受迫激振力：由回转的不平衡质量作为振动系统的振动源产生的周期性简谐振动。【1】诸乃雄，机床动态设计原理与应用[M]上海：同济大学出版社，1987:1-3 【2】陈雪瑞，金属切削机床设计[ M ] 太原: 山西科学教育出版社, 1988.147-151 主要指标外力的激励频率与物体的固有频率相等时，物体的振动形态成为主振型或一阶振型。外力的激励频率是物体固有频率二倍时，物体的振动形态为二阶振型，以此类推.......
数控车床 控制系统：SIEMENS 801S 加工性能：可车削内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、公、英制螺纹等；配有四工位刀架，可满足不同需要的加工；可开闭的防护门及各种安全警示标牌确保了操作者的安全。适用于多品种、批量加工，对复杂、高精度零件更能显示其优越性。 数控车床 控制系统：GSK 980TD—a 加工性能：可车削内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、公、英制螺纹等；配有四工位刀架，可满足不同需要的加工；可开闭的防护门及各种安全警示标牌确保了操作者的安全。适用于多品种、批量加工，对复杂、高精度零件更能显示其优越性。 数控车床 控制系统：FANUC0i—T 加工性能：可车削内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、公、英制螺纹等；配有四工位刀架，可满足不同需要的加工；可开闭的防护门及各种安全警示标牌确保了操作者的安全。适用于多品种、批量加工，对复杂、高精度零件更能显示其优越性。 数控车床 控制系统：华中世纪星系统 加工性能：可车削内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、公、英制螺纹等；配有四工位刀架，可满足不同需要的加工；可开闭的防护门及各种安全警示标牌确保了操作者的安全。适用于多品种、批量加工，对复杂、高精度零件更能显示其优越性。 数控铣床 控制系统：FANUC 0 i—M 技术性能：本机布局为立式主轴、十字型床鞍工作台，结构紧凑、加工范围广泛，一次装夹后可完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种工序的加工。主轴采用交流主轴电机同步齿形带传动，噪声低。主要应用于机械零件和模具加工，与同类产品相比，性能出众。 结构特点：强力切削、低速高扭矩、恒功率范围宽（FANUC交流主轴电机）。主要构件刚度高、床身立柱床鞍均为稠筋、封闭式框架结构。无齿轮传动、噪声低、振动小、热变形小。 数控立式加工中心 控制系统：SIEMENS 802D
煤层气生产动态特征分析 发表时间：2018-06-25T14:58:12.400Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：王国华崔德广[导读] 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队乌鲁木齐 830009 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 关键词：产气量；正相关性；流体势；临储比；层系组合 The analysis of coalbed methane production dynamic characteristics (No.156 Coalfield Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau , Urumqi 830009) Abstract: Because of the different Geological conditions of coal seam and the heterogeneous influence of reservoir, the production of coal seam and gas well in the same area will be different. It is helpful to understand the factors of high yield and main control of coal seam gas well from regional analysis, and guide the development and deployment of coal seam gas well and the optimization of process plan. 阜康白杨河矿区煤炭资源丰富，煤变质程度中等，煤层气含量高，同时，煤储层物性较好，有利于煤层气的赋存和开发。 示范区主要含煤地层为八道湾组下段(J1b 1)和八道湾组中段(J1b 2)。开发的3套主力煤层39#、41#、42#全部位于八道湾组下段。由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 一、示范区生产特征 为分析示范区的生产特征与产气分布规律，将从本区的产气、产水规律，以及与煤层构造、煤层厚度、流体势、层系组合等方面关系入手，深入研究本示范区煤层气井的高产主控因素。 1、产气量与构造的关系 从示范区煤层气井2015年10月31日的产气现状与构造关系叠合图可以看出（见图1），示范区西部部署的两排煤层气井，构造深部位井的产气效果要好于浅部位的井；示范区东部部署了三排煤层气井，构造中部的井产气效果最好，深部位井的产气效果次之，而浅部井的产气效果最差。总体来看，目前示范区全区浅部位井的产气效果都不理想，可能与浅部的井离火烧区较近，瓦斯风化带较深，浅部井的含气性较差等因素有关。 图1 示范区煤层气井产气现状与构造关系图 2、产气量与煤层厚度的关系 从示范区煤层气井产气现状与3套主力煤层厚度的叠合关系图可以看出（见图2），示范区煤层气井产气量与39#、42#煤层厚度大体上呈正相关性，即煤层厚度大的区域产气量高，而与41#煤层厚度的相关性不明显。 a.示范区煤层气井产气量与39#煤层厚度关系图 b.示范区煤层气井产气量与41#煤层厚度关系图 c.示范区煤层气井产气量与42#煤层厚度关系图
技术篇 2007年 第十期 某装备结构动态特性分析 霍 红 (中北大学,太原 030051) 摘 要:利用试验模态分析法获得了某机枪结构的模态参数,分析了机枪的动态特性,并通过基于模态试验的灵敏度分析方法,获得了影响该机枪动态特性的敏感部位,为改善机枪动态特性提供了依据. 关键词:机枪;灵敏度分析;动态特性;分析 中图分类号:TP302.7 文献标识码:A 文章编号:1005 8354(2007)10 0001 02 Analysis on structural dyna m ic characteristics for certai n equi p m e nt HUO H ong (N orth U n i ve rs i ty o f Ch i na ,T a i yuan 030051,Chi na) Abstract :A ccor ding to modal analysism etho d,modal parametersw ere derived and structural dynam ic charac teristics were analyzed.U sing sensitivit y analysis of model test ,t he dyna m ic characteristics and sensitive p oints of a m achine gun were obt ained.These woul d be used to i m prove dyna m ic propert y of t hemachine gun. K ey words :machine gun;sensitivity analysis ;struct ural dyna m ic characteristics ;analysis 收稿日期:2007 08 22 作者简介:霍红(1968 ),女,实验师,研究方向:火炮、自动武器与弹药工程. 0 引 言 当今为提高自动武器的机动性,广泛采用弹性枪架,但随着重量的减轻,武器系统的振动加剧.而武器系统的振动又直接影响到射击精度,特别是弹丸出膛 口时的横向位移、横向速度以及弹丸初始扰动等对武器射击精度影响尤其明显 [1] .为此,需掌握武器系统 的固有特性,为分析和优化机枪的动力学特性提供依据,以提高其射击精度.而系统固有特性一般可由理论分析方法和试验方法获得,前者是利用有限元分析法,后者是利用试验模态分析法,随着试验技术的发展和测量仪器精度的提高,利用试验模态分析法得到的结果越来越受到重视,并且常常作为验证有限元模型正确性的主要依据,所以,常采用理论分析和试验两种方法相结合建立模型 [1,2] ,以获得接近实际的结 果,为进一步分析如结构修改设计及结构动力特性优化设计提供良好的基础.本文以某机枪为例,采用试验模态分析法识别机枪系统的模态参数和分析其动 态特性,并在此基础上进行了灵敏度分析,获得机枪动力学特性对各参数变化的灵敏度,为机枪的动力学特性优化设计提供依据. 1 机枪结构试验模态分析 1.1 模态测试系统 模态测试系统基本由以下几部分组成:激励部分、信号测量和数据采集部分、信号分析和频响函数 估计部分 [3] .其测试系统框图见图1所示. 图1 机枪模态试验系统框图 1
第33卷第3期2 0 18年8月青岛大学学报（工程技术版）JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) Vol. 33 No. 3 Aug. 2 0 18文章编号 # 1006 - 9798(2018)03 -0120 - 05; DO * 10.13306/1 1006 - 9798.2018.03.022 基于ANSYS 的某型压力容器静态与动态特性分析 黄妮，戴作强 (青岛大学机电工程学院，山东青岛266071) 摘要：针对压力容器容易发生强度失效和稳定失效等问题，本文基于A N S Y S 软件对某型压力容 器的静态与动态特性进行研究，获取了其应力集中危险位置。在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建 立压力容器的三维几何模型，使用自由边划分中面进行网格划分，并给出了载荷及边界条件，将前 处理完成的压力容器模型以c d b 格式导人A N S Y S 软件中进行求解，并在空罐状态下对压力容器 进行动力学特性分析。分析结果表明，该压力容器的静强度具有一定的余量，不会发生强度失效； 在空罐状态下，压力容器筒体和封头容易发生共振，可以在筒体位置适当增加阻尼和约朿，以加强 其稳定性，或者在振型最大处增大厚度以提高刚度，防止和避免共振带来的危害。该研究保障了压 力容器在操作工况下安全可靠。 关键词：压力容器；A N S Y S #静强度分析；模态分析 中图分类号：T H 49 文献标识码：A 压力容器是化工生产中极为重要的一类储运设备[1]，随着存储介质质量和种类的变化，压力容器产生失效事 故的可能性在不断增加，所以对压力容器进行静态和动态特性研究，分析其结构可靠性具有重要意义。近年来， 对压力容器可靠性的研究有许多。郑云虎等人）]采用静强度和模态分析结合的方法，对立式圆柱薄壁容器的振 动特性进行了研究，获得了压力容器的强度和刚度薄弱位置；张自斌等人）]对压力容器的宏观力学响应进行了分 析，并作出应力安全评定，同时运用子模型技术对压力容器接管区域进行了更为精确的应力分析；赵积鹏等人）] 采用特征值屈曲分析方法，得出了压力容器屈曲模态形状和临界外压，提出了压力容器安全使用的临界条件；朱 国樑）]应用A N S Y S 分析了立式厚壁压力容器筒体与封头的应力分布特点，提出了优化措施；马言等人）]针对压 力容器分层缺陷的扩展问题，从动力学角度对压力容器进行模态分析，找到了分层缺陷扩展的原因。基于此，本 文从静态和动态两方面研究某型压力容器的静强度薄弱环节和抗振性能不足之处，根据有限元分析结果，对其进 行安全性能评价及动力学特性分析，保障压力容器在操作工况下安全可靠。该研究对分析压力容器的结构可靠 性具有重要意义，具有一定的实际应用价值。 1三维模型的建立 液体干燥器的容积约为51 m 3，由筒体、封头和裙座等组成。压力容器总长约为15 900 mm ,其中，筒体高度 10 BOOmm ,筒体前段厚度为26 mm ,筒体后段厚度为34 m m ,封头为标准椭圆形，其内径A =2 B O O mm ,两端封头厚度 为29. 62 m m ，裙座厚度为20 m m ，个地脚螺栓对称分布于裙座底端。压力容器材料为Q 345R ，材料性能如表1所示。 在三维建模软件S o lid W o rk s 中，建立压力容器三维几何模 型，压力容器三维图如图1所示。在有限元分析中，微小的结构 可能导致建模时间和计算量大幅增加，因此应抓住模型主要影 响因素，忽略其次要影响因素，对其进行简化处理78]。对该压力 容器焊缝、温度计热电偶口、露点仪口、放空口、公用工程口及小倒角等进行简化，压力容器简化模型如图2所示。2 有限元前处理2.1中面处理及网格划分 H y p e rM e sh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，其强大的几何清理功能大大简化了对复杂几何进行仿收稿日期# 2017-12-10;修回日期# 2018 - 02 - 20 基金项目：黄妮（1994 -)，女，湖南常德人，硕士研究生，主要研究方向为电动汽车智能化动力集成技术。 作者筒介：戴作强（1962 -)，男，硕士，教授，主要研究方向为锂离子电池材料与系统。Email: daizuoqiangqdu@https://www.doczj.com/doc/6f3626540.html, 表1材料性能杨氏弹性密度/屈服极材泊松比模量/Pa k g /m 3限/ M P a Q 345R 2. 1X 1011 0.37 890345
橡胶件的静、动态特性及有限元分析 北方交通大学 硕士学位论文 橡胶件的静、动态特性及有限元分析 姓名：郑明军 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：谢基龙 2002.2.1 file:///E|/Material/new download/Y476948/Paper/pdf/fm.htm2007-7-3 11:31:00
目录 文摘 英文文摘 第一章绪论 1.1引言 1.2选题背景 1.3本论文的主要研究内容第二章橡胶类材料的本构关系 2.1引言 2.2橡胶材料的本构关系2.2.1橡胶材料的统计理论2.2.2橡胶材料的唯象理论2.3橡胶材料的应力应变关系2.4小结 第三章非线性橡胶材料的有限单元法 3.1引言 3.2非线性橡胶材料的罚有限元法3.3非线性橡胶材料的混合有限元法3.4非线性橡胶材料的杂交有限元法 3.5ANSYS软件的非线性有限元分析方法3.6小结 第四章橡胶材料常数的研究 4.1引言 4.2测定橡胶材料常数的实验方法 4.3 Mooney-Rivlin型橡胶材料常数C1和C2的测定4.4橡胶硬度对Mooney-Rivlin型橡胶材料常数的影响 4.4.1橡胶硬度与弹性模量的关系4.4.2橡胶柱的压缩试验 4.4.3橡胶柱的有限元分析 4.4.4橡胶支座的有限元分析 4.4.5不同硬度下橡胶材料常数C1和C2的确定5小结 第五章橡胶夹层的断裂分析 5.1引言 5.2双悬臂橡胶夹层梁的有限元分析5.2.1试验研究 5.2.2有限元分析 5.2.3计算结果分析 5.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.3.1双悬臂橡胶夹层梁界面J积分5.3.2双悬臂橡胶夹层梁应变能释放率G 5.3.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.4双剪切橡胶夹层的有限元分析 5.5双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 5.5.1双剪切橡胶夹层界面断裂韧性 5.5.2双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 6小结 第六章橡胶弹性车轮动态特性分析 6.1引言 6.2橡胶弹性车轮的特点 6.3橡胶弹性车轮的结构 6.4橡胶弹性车轮的有限元分析6.4.1橡胶弹性车轮的有限元分析 6.4.2橡胶弹性车轮的减振效果 6.4.3橡胶硬度对弹性车轮动态特性的影响6.5小结 第七章结论 7.1橡胶材料常数的研究 7.2橡胶夹层的断裂分析 7.3橡胶弹性车轮动态特性分析 参考文献 致谢
研究生（选题）报告 立式铣车床性能测试与仿真优化 学号 : 姓名 : 专业 : 指导教师 : 院 (系、所): 华中科技大学研究生院
一课题的来源、目的、意义，国内外概况和预测 (3) 1.1课题来源 (3) 1.2课题研究背景，目的及意义 (3) 1.3国内外研究现状 (4) 二预计的研究内容和达到的要求、技术指标，预计的关键技术、技术方案 (5) 2.1预计的研究内容 (5) 2.2 拟达到的技术指标 (6) 2.3 预计关键技术 (6) 2.4 预计技术方案 (6) 三前期工作 (9) 四参考文献 (10) 五课题的研究进展计划 (12) 六现有的条件、人员（姓名、职称）及主要设备情况 (13) 6.1人员配置 (13) 6.2主要设备情况 (13) 七指导教师评语、教研室审查意见 (14)
一课题的来源、目的、意义，国内外概况和预测 1.1课题来源 与武汉重型机床集团有限公司合作的技术开发项目。 1.2课题研究背景、目的及意义 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随着微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，四大国际机床展早己成为各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。 随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，己成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。根据中国机床工具工业协会组织用户调查表明，航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床;汽车、摩托车、家电制造业需求高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线;电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制造业需求高精度、重型为特征的数控机床;制造业、生物工程等高技术产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床;工程机械、农业机械等传统制造行业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大量数控机床进行装备。国民经济可以被看成是一部巨型的从资源到产品及服务的转化器，生产这个转化器的就是机械制造业，机械制造业为国家重点建设提供成套技术设备，是关系国计民生、涉及国家经济安全的产业。各个工业化国家经济发展的历史表明，没有强大的机械制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。
第四章动态分析 一、单项选择题(以下每小题各有四项备选答案，其中只有一项是正确的。) 1．时间变量回归模型是应用( )原理，将时间序列中的时间因素作为自变量，所要描述的经济变量作为因变量而建立的模型。 A．回归分析B．相关分析C．因果分析D．因素分析 [答案] A [解析] 时间变量回归模型是指应用回归分析的原理，将时间序列中的时间因素(t)作为自变量(解释变量)，所要描述的经济变量作为因变量(被解释变量)而建立的模型。 2．下列模型中属于滑动平均模型的是( )。 A．y t=a1y t-1+e t B．y t=a1y t-1+a2y t-2+e t C．y t=a1y t-1+a2Y t-2+…+a k y t-k+e t D．y t=b0e t+b1e t-1+…+b k e t-k [答案] D [解析] A项是一阶自回归模型；B项是二阶自回归模型；C项是k阶自回归模型。 3．y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m，是( )。 A．一阶自回归模型B．二阶自回归模型 C．滑动平均模型D．自回归滑动平均模型 [答案] D [解析] 自回归滑动平均模型AR-MA(n，m)是指用n阶自回归m阶滑动平均的混合模型来描述的模型。它满足： y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m 4．长周期波动的周期为( )。 A．0～5年B．5～15年C．10年以上D．15年以上 [答案] C [解析] 按波动周期的长短，循环波动可以分为：①短周期波动，是指周期在五年之内的波动；②中周期波动，是指周期在五年至十年的波动；③长周期波动，是指周期超过十年的波动。 5．循环波动分析中，周期峰值所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．收缩长度D．扩张长度 [答案] A [解析] 景气转折点(扩张转折点)是指谷底所处的时刻；扩张长度是指从周期的起点时刻到峰值时刻所跨越的时间长度；收缩长度是指从周期的峰值时刻到谷值时刻(终点)所跨越的时间长度。 6．循环波动分析中，周期谷底所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．峰值D．谷值 [答案] B [解析] 衰退转折点是指周期峰值所处的时刻；峰值是指经济周期顶点的指标值；谷值是指经济周期谷底的指标值。 7．扩散指数的计算公式为( )。 [答案] A [解析] 扩散指数又称扩散率，它是指在对各个经济指标的循环波动进行测定的基础上所得到的在一定时点上处于扩张状态的经济指标(扩张指标)的百分比，即： 8．已知某时间序列，如表4-1所示，其中“+”表示经济扩张，“-”表示经济收缩。 表4-1