流体介质作用下轴向移动带横向振动建模及计算

发布时间：2020-06-13 12:46

【摘要】：流体介质作用下的轴向移动带系统在工程设备中有着广泛的应用,移动带表现的柔性结构等特征导致在系统受到外界激励时就很容易产生横向振动,而流体介质作用更是会加剧轴向移动带的横向振动,严重影响系统的稳定性和精确性,限制了轴向移动带的应用。所以,控制系统的振动就需要研究流体介质对移动带的耦合作用机理,本文主要研究了流体介质作用下轴向移动带横向振动建模及计算。本文以流体介质作用下的轴向移动带系统作为研究对象,首先对轴向移动带系统进行模型简化,将实际应用中复杂多变的流体进行适当地简化,建立移动带系统自由振动力学模型。其次,基于哈密顿变分原理和边界层理论建立偏微分运动方程,基于拉格朗日方程和形函数建模并建立有限元动力学方程,将流体介质与移动带之间复杂的流固耦合问题用简单明了的数学方程来表示。接着,通过Newmark-Beta法求解移动带的横向振动,通过Matlab数值仿真出移动带在流体作用时和真空环境时两种不同的横向自由振动位移响应曲线,研究了流体介质作用下的轴向移动带横向自由振动的耦合情况。最后,分析了流体介质对轴向移动带横向振动固有频率的影响,发现流体介质的影响降低了轴向移动带的固有频率。
【图文】：

值0.1 0.0592 0.1796 0.0983如图4.1所示，为通过Newmark-Beta方法求解的定长度轴向移动带在流体介质影响下的横向自由振动位移响应曲线图，7条曲线表示移动带在7个不同时刻的横向自由振动的振动位移响应，横坐标表示的是经过无量纲化后的绳长x/l，纵坐标表示的是移动带横向振动位移与初始时刻中点横向位移的比值w(x, t)/A0，其中曲线是由“-o-o”来表示的，其中图(a)和图(c)表示的是移动带从左往右移动，图(b)和(d)表示的是移动带从右往左移动。在图4.1中

图4.1和图4.2中轴向移动带系统的初始横向振动位移为一阶模态振型，所以在系统不受外界激励影响的条件下，，系统的一阶模态振型是始终包含在其横向自由振动响应中的。图4.1和图4.2表示的是流体介质对轴向移动带横向振动位移的响应曲线，而不考虑流体介质，即真空条件下对轴向移动带横向振动的影响，其相关参数如下表4.3所示：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB53;O175

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本文编号：2711201