基于等几何分析的动态响应优化研究
发布时间：2022-01-24 17:42
在动力机械工程领域中,动态响应优化一直是重要的研究方向,动力机械结构的动态响应分析能够真实反映动力机械的运动状态。由于动力机械系统结构复杂,系统动力学方程求解精度和求解效率方面存在问题,为了解决该问题,本文提出基于等几何分析的动力机械系统动态响应分析和优化。等几何分析法是一种非常新颖的数值计算方法,它的核心思想是利用NURBS基函数对系统响应进行插值。虽然等几何分析法已经应用于许多领域,但是在动力机械系统的动态响应分析优化方面发展还不是很成熟。本文主要解决如何利用等几何分析法进行动力机械系统的动态响应分析和优化。首先将等几何分析与模态叠加法结合进行动力机械系统动态响应分析,利用模态叠加法解耦动力学方程组,基于等几何分析法对独立的单自由度动态响应进行分析,将所有自由度的动态响应叠加起来,最终获得了动力机械系统的动态响应。其次,采用等几何分析法直接对动力机械系统动力学方程组进行分析,并与关键点法、GLL点法以及等距离法结合分别处理约束条件,通过引入人工设计变量进行动力机械系统动态响应优化。针对动力机械系统的动态响应问题,提出将一般的结构动力学控制方程组从物理坐标转换到模态坐标,使得结构动力...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（b）是NURBS基函数的曲
中北大学学位论文43图3.13轴系当量系统图通过对柴油机-水泵动力传动系统振动计算，得出动力传动系统自由振动的固有频率、相对振型、节点位置和临界转速，强迫振动下各个质量点的振幅、轴段扭矩、轴段附加应力，分析并评估动力传动系统在工作转速内轴系运行的可靠性。柴油机作动力系统，泵站负载功率1780kW，工作转速为1500-1600r/min。为满足泵站的动力需求，对柴油机做如下改进：去除柴油机弹性联轴节，柴油机锥体飞轮和水泵联轴器螺栓连接，柴油机工作转速为1500-1600r/min。动力传动系统结构简图如图3.14所示。3.14动力传动系统结构简图由于配置了大转动惯量水泵，必将影响系统的振动特性，故需重新调整振动当量模型，对动力传动系统进行振动计算，以评价轴系振动特性。
中北大学学位论文45图3.15振动当量模型由于飞轮与泵联轴器刚性连接，可以把水泵、联轴器和飞轮组合并为一个质量集中点。转动惯量为飞轮、泵联轴器和泵转动惯量之和。传动系统中的动力传动系统的阻尼主要来自于部件工作介质的阻尼；如减振器、发动机阻尼、泵阻尼；特殊的弹性阻尼元件，如、联轴器；当轴系中有比较大的阻尼元件时，材料内部轴段滞后阻尼可以忽略不计。本课题所考虑阻尼包括减振器阻尼、发动机阻尼、泵阻尼，计算方法依据经验公式。（1）柴油机阻尼系数计算dzCuI（3.32）式中ｕ阻尼因数，0.04，dI单位气缸惯量，为系统振动频率。（2）减振器阻尼系数为800Nms/rad。(3)泵组阻尼系数计算)/(735.0/0981.01071.136msNradNnnCeecpu（3.33）式中:cn为计算工况转速，r/min，en额定工况对应转速，1600r/min，eN额定功率，1360kW。
【参考文献】：
期刊论文
[1]求解粘弹性问题的时域自适应等几何比例边界有限元法[J]. 何宜谦,王霄腾,祝雪峰,杨海天,薛齐文. 工程力学. 2020(02)
[2]复杂平面多孔模型的等几何分析[J]. 陈宇,陈龙. 电子科技. 2020(05)
[3]基于扩展等几何分析和混沌离子运动算法的带孔结构形状优化设计[J]. 汪超,谢能刚,黄璐璐. 工程力学. 2019(04)
[4]基于等几何边界元法的声屏障结构形状优化分析[J]. 陈磊磊,申晓伟,刘程,徐延明. 振动与冲击. 2019(06)
[5]基于等几何分析的薄壳静力学分析[J]. 刘慧善,朱灯林. 机械设计与制造工程. 2018(05)
[6]基于等几何分析的结构优化设计研究进展[J]. 刘宏亮,祝雪峰,杨迪雄. 固体力学学报. 2018(03)
[7]基于PHT-样条加强等几何分析配置方法[J]. 贾悦,Cosmin Anitescu,Yongjie Jessica Zhang,徐岗,李春,Timon Rabczuk. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(04)
[8]基于等几何分析的二维线弹性问题研究[J]. 刘正堂,陈兴,邓益民. 机械制造. 2017(06)
[9]基于等几何分析的边界元法求解Helmholtz问题[J]. 王现辉,乔慧,张小明,谷金良. 计算物理. 2017(01)
[10]热传导问题的比例边界等几何分析[J]. 庞林,林皋,张勇,王峰,李建波. 计算力学学报. 2016(06)
博士论文
[1]基于等几何的快速CAD/CAE一体化机械结构设计和不确定分析方法研究[D]. 丁陈森.湖南大学 2018
[2]等几何法在典型结构力学分析中的有效性研究[D]. 常峰.山东大学 2016
[3]等几何分析方法的本质边界条件处理研究[D]. 陈涛.西北工业大学 2016
[4]基于仿真模型的动态响应优化算法研究[D]. 毛虎平.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]二维弹性域的精确几何分析研究[D]. 刘昌林.大连理工大学 2019
[2]基于水平集方法的开口变刚度板等几何分析与优化[D]. 刘晨.大连理工大学 2019
[3]等几何分析中复杂物理区域投影算子及误差分析[D]. 胡丹丹.合肥工业大学 2019
[4]基于细分技术与边界替换的复杂区域参数化方法研究[D]. 李博剑.杭州电子科技大学 2019
[5]基于等几何的曲梁柔顺机构静动力学分析[D]. 肖聪.大连交通大学 2018
[6]基于等几何的变刚度层合板屈曲分析及优化设计[D]. 袁枭桀.大连理工大学 2018
[7]适合等几何分析的参数化算法研究[D]. 肖世伟.中国科学技术大学 2018
[8]瞬态热传导问题的等几何分析法[D]. 张晶.大连理工大学 2018
[9]面向等几何分析的样条曲体插值与转换方法研究[D]. 金遥力.杭州电子科技大学 2018
[10]适用于等几何分析的复杂平面区域参数化构造与优化方法研究[D]. 舒来新.杭州电子科技大学 2018
本文编号：3607012
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（b）是NURBS基函数的曲
中北大学学位论文43图3.13轴系当量系统图通过对柴油机-水泵动力传动系统振动计算，得出动力传动系统自由振动的固有频率、相对振型、节点位置和临界转速，强迫振动下各个质量点的振幅、轴段扭矩、轴段附加应力，分析并评估动力传动系统在工作转速内轴系运行的可靠性。柴油机作动力系统，泵站负载功率1780kW，工作转速为1500-1600r/min。为满足泵站的动力需求，对柴油机做如下改进：去除柴油机弹性联轴节，柴油机锥体飞轮和水泵联轴器螺栓连接，柴油机工作转速为1500-1600r/min。动力传动系统结构简图如图3.14所示。3.14动力传动系统结构简图由于配置了大转动惯量水泵，必将影响系统的振动特性，故需重新调整振动当量模型，对动力传动系统进行振动计算，以评价轴系振动特性。
中北大学学位论文45图3.15振动当量模型由于飞轮与泵联轴器刚性连接，可以把水泵、联轴器和飞轮组合并为一个质量集中点。转动惯量为飞轮、泵联轴器和泵转动惯量之和。传动系统中的动力传动系统的阻尼主要来自于部件工作介质的阻尼；如减振器、发动机阻尼、泵阻尼；特殊的弹性阻尼元件，如、联轴器；当轴系中有比较大的阻尼元件时，材料内部轴段滞后阻尼可以忽略不计。本课题所考虑阻尼包括减振器阻尼、发动机阻尼、泵阻尼，计算方法依据经验公式。（1）柴油机阻尼系数计算dzCuI（3.32）式中ｕ阻尼因数，0.04，dI单位气缸惯量，为系统振动频率。（2）减振器阻尼系数为800Nms/rad。(3)泵组阻尼系数计算)/(735.0/0981.01071.136msNradNnnCeecpu（3.33）式中:cn为计算工况转速，r/min，en额定工况对应转速，1600r/min，eN额定功率，1360kW。
【参考文献】：
期刊论文
[1]求解粘弹性问题的时域自适应等几何比例边界有限元法[J]. 何宜谦,王霄腾,祝雪峰,杨海天,薛齐文. 工程力学. 2020(02)
[2]复杂平面多孔模型的等几何分析[J]. 陈宇,陈龙. 电子科技. 2020(05)
[3]基于扩展等几何分析和混沌离子运动算法的带孔结构形状优化设计[J]. 汪超,谢能刚,黄璐璐. 工程力学. 2019(04)
[4]基于等几何边界元法的声屏障结构形状优化分析[J]. 陈磊磊,申晓伟,刘程,徐延明. 振动与冲击. 2019(06)
[5]基于等几何分析的薄壳静力学分析[J]. 刘慧善,朱灯林. 机械设计与制造工程. 2018(05)
[6]基于等几何分析的结构优化设计研究进展[J]. 刘宏亮,祝雪峰,杨迪雄. 固体力学学报. 2018(03)
[7]基于PHT-样条加强等几何分析配置方法[J]. 贾悦,Cosmin Anitescu,Yongjie Jessica Zhang,徐岗,李春,Timon Rabczuk. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(04)
[8]基于等几何分析的二维线弹性问题研究[J]. 刘正堂,陈兴,邓益民. 机械制造. 2017(06)
[9]基于等几何分析的边界元法求解Helmholtz问题[J]. 王现辉,乔慧,张小明,谷金良. 计算物理. 2017(01)
[10]热传导问题的比例边界等几何分析[J]. 庞林,林皋,张勇,王峰,李建波. 计算力学学报. 2016(06)
博士论文
[1]基于等几何的快速CAD/CAE一体化机械结构设计和不确定分析方法研究[D]. 丁陈森.湖南大学 2018
[2]等几何法在典型结构力学分析中的有效性研究[D]. 常峰.山东大学 2016
[3]等几何分析方法的本质边界条件处理研究[D]. 陈涛.西北工业大学 2016
[4]基于仿真模型的动态响应优化算法研究[D]. 毛虎平.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]二维弹性域的精确几何分析研究[D]. 刘昌林.大连理工大学 2019
[2]基于水平集方法的开口变刚度板等几何分析与优化[D]. 刘晨.大连理工大学 2019
[3]等几何分析中复杂物理区域投影算子及误差分析[D]. 胡丹丹.合肥工业大学 2019
[4]基于细分技术与边界替换的复杂区域参数化方法研究[D]. 李博剑.杭州电子科技大学 2019
[5]基于等几何的曲梁柔顺机构静动力学分析[D]. 肖聪.大连交通大学 2018
[6]基于等几何的变刚度层合板屈曲分析及优化设计[D]. 袁枭桀.大连理工大学 2018
[7]适合等几何分析的参数化算法研究[D]. 肖世伟.中国科学技术大学 2018
[8]瞬态热传导问题的等几何分析法[D]. 张晶.大连理工大学 2018
[9]面向等几何分析的样条曲体插值与转换方法研究[D]. 金遥力.杭州电子科技大学 2018
[10]适用于等几何分析的复杂平面区域参数化构造与优化方法研究[D]. 舒来新.杭州电子科技大学 2018
本文编号：3607012
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