为了研究重型液压模块挂车动态响应特性及其摆臂疲劳强度的问题,基于有限元分析方法与刚柔多体动力学理论,建立挂车刚柔耦合多体动力学模型,以路面不平度作为仿真的激励信号,结合振动试验验证模型的准确性。对挂车在不同的运行工况下,进行动态响应仿真分析。将多体动力学仿真结果作为有限元分析的动载荷,计算获得疲劳分析所需要的应力时间历程,运用局部应力应变法对摆臂进行疲劳寿命预测。计算结果表明,摆臂应力集中部位出现在已发生断裂的断面位置及应力水平已进入塑性状态。挂车在B级、C级与D级路面下的运行,危险点的疲劳寿命均大于挂车使用年限。而在正弦形凹凸路面冲击下,危险点的疲劳寿命随正弦形幅值与车速增加而明显减短。根据仿真计算结果,可提出适用的运行工况以提高挂车运行安全性与运输效率。

大流量缓冲装置对液压打桩锤延长使用寿命,提高环保性能等方面均有很大作用。在分析液压打桩锤使用的大流量缓冲装置的结构和工作原理的基础上,考虑温度影响,结合热力学和流体动力学理论建立了大流量缓冲装置的动态数学模型。采用Simulink对该模型进行仿真分析,得到了阻尼孔直径,缓冲腔内径和溢流阀最高设定压力对缓冲装置的性能影响规律,给液压打桩锤大流量缓冲装置的设计和优化提供了理论依据。

液压锤打桩过程是由多结构组成的冲击过程。对其复杂的相互作用进行动态分析,对实现液压锤打桩效果及桩的设计有着指导作用。针对锤头、锤垫、砧座、桩垫、桩与土组成的锤击系统,建立有限元模型,采用罚函数法处理接触,对工业试验进行模拟。打击软土层与持力层时,测试点应力的计算结果与实测值吻合较好,验证了模型的正确性。在此基础上,分析了不同打击层应力沿桩长和桩径的分布,得到了桩上的应力分布规律,指导桩的设计。使用持力层打击模型,就垫层弹性模量比对桩顶锤击应力的影响进行了分析,得到了垫层材料的选择依据。

以车辆底盘系统中应用最为广泛的新型隔振元件——径向型液压衬套为研究对象,采用双向液-固耦合非线性有限元分析技术辨识液压衬套动力学性能分析的集总参数模型中的主要物理参数,并结合集总参数模型和非线性有限元法计算分析了液压衬套的动态特性。计算结果与实验结果及数值预测结果对比分析表明,有限元分析技术在液压衬套集总参数识别及动力学性能分析方面的可行性和准确性。对于液压阻尼特征产品设计优化,有限元技术是一种高效经济的开发手段。

以轴、径向型两种结构形式液压衬套为研究对象,测试分析液压衬套动态特性及与激振频率、激振振幅关系,分别建立轴向型、径向型液压衬套动态特性分析的集总参数模型,计算激振振幅一定时液压衬套动刚度及滞后角与激振频率关系曲线。计算结果与实验值吻合较好,验证集总参数模型的正确性。基于所建集总参数模型,计算分析惯性通道数量及尺寸对液压衬套性能优化设计影响。

多孔套筒式控制阀对于降低噪声有很好的效果,而双层多孔套筒可以进一步提升降噪性能。为研究套筒间距和套筒厚度对双层套筒式控制阀气动噪声的影响,建立了双层套筒式控制阀数值模型;对不同套筒间距及不同套筒厚度模型的模拟结果进行比较。结果表明,套筒间距对于双层套筒式控制阀的气动噪声影响较大,且随着套筒间距增大,在小开度情况下降噪效果更加明显;套筒厚度对于双层套筒式控制阀的气动噪声影响较小。研究结果对套筒式控制阀内套筒结构设计有重要的参考意义。

为研究外置纵向排水管对扁平箱梁涡振性能的影响,以某大跨度扁平钢箱梁悬索桥为工程背景,采用1∶50节段模型风洞试验,分别对有无外置纵向排水管的扁平箱梁涡振性能进行研究。试验结果表明原设计扁平箱梁在0°与±3°风攻角下均发生显著涡激振动,通过在检修车轨道处设置内侧导流以及将外侧防撞栏杆隔二封一可以有效抑制断面涡振振幅至规范限值以下,但沿桥纵向设置外置排水管会显著降低主梁涡振性能,并使原有效涡振制振措施失效。通过计算流体动力学对主梁断面二维流场的模拟结果表明,外置纵向排水管会同时改变扁平箱梁断面下表面迎风侧与背风侧斜腹板处的旋涡脱落形态,在此基础上,通过在外置纵向排水管处增设导流板与水平稳定板用以改善该处的气体绕流形态,并据此提出了一种水平稳定板、导流板与间隔封闭栏杆共同作用的组合气...

通过大涡模拟结合声比拟的方法,研究长方形截面扰流条对光滑圆柱气动噪声的影响。研究中光滑圆柱直径D=0.016 m,设置了四种扰流条圆柱工况,即扰流条高度直径比H/D分别为1/8,1/4,3/8和1/2。无扰流措施时,圆柱噪声源位于边界层分离点附近。在圆柱两侧设置扰流措施后,圆柱附近流域具有低湍流特性,大尺度涡结构的展向相关性被破坏,使圆柱表面压力脉动存在较大相位差;扰流条上游出现滞留涡结构,抑制了上游分离剪切层增长,降低了圆柱上下表面压力脉动。两机制共同作用抑制了圆柱绕流噪声。当扰流条高度直径比H/D=3/8时,降噪效果最好,在主要辐射方向上,音调噪声下降了18.17 dB。

流体流过旋转圆柱形成的不对称流场会在圆柱上产生侧向流致力(升力),这种流致力在航海和风能利用方面有很广的应用前景,旋转圆柱气动力特性的研究对这些应用有重要的意义。通过测量旋转圆柱体在不同转速和风速下的气动力和尾流场,讨论了不同雷诺数范围旋转圆柱的气动特性。结果表明雷诺数是影响旋转圆柱气动力的重要因素亚临界区旋转圆柱的侧向力主要体现为马格努斯效应,升力指向切向速度与风速相同一侧,随着转速比的增大而增大;在临界区,圆柱的转动会诱发流体在切向速度与风速相反一侧形成再附现象,形成指向该侧的升力,随着转速的提高,升力不会发生明显变化。此外,雷诺数效应会受到转速的影响随着转速提高,发生阻力损失的雷诺数会变小,出现再附现象的雷诺数范围变大。

高超声速飞行器在巡航和再入过程中,面临着严酷的气动力和热载荷复合环境。梁结构作为飞行器的基本构件,掌握它的气动热弹性动力学特性是开展其动态化设计及优化的基础。以多孔FGM梁为研究对象,应用超声速活塞理论和热弹性理论考虑气动力和热载荷的影响,基于一阶剪切变形理论和von-Karman大变形理论,根据能量法建立了一般约束边界下多孔FGM(functionally graded material)梁的气动热弹性非线性动力学模型,并利用Newmark法联合牛顿迭代法求解系统的动力学响应。通过将该模型计算所得的结果和文献结果对比,验证了该方法的准确性。在此基础上,通过数值算例分析了边界约束、FG材料指数、温度和孔隙率等参数对FGM梁动力学特性的影响规律。研究结果将为多孔FGM梁的动态化设计及优化提供理论参考依据。