小型振動沖擊式打樁機的非線性動力學分析

2004年3月農(nóng)機化研究第2期　 -100- 　 振動沉拔樁機激振器的設(shè)計及動力學分析　 　 車仁煒，陸念力　 （哈爾濱工業(yè)大學　機電學院，黑龍江　哈爾濱　?。保担埃埃埃保?　 ［摘　　要］　　提出了一種振動沉拔樁激振器的新的設(shè)計方法，給出了其工作原理，建立了振動模型，并對系 統(tǒng)進行了動力分析，得出了相關(guān)結(jié)論?！?［關(guān)鍵詞］　　交通運輸工程；激振器；理論研究；　振動樁錘　 ［中圖分類號］　　?。酰矗矗担常薄　　　　　。畚墨I標識碼］　　?。帷　　　　　。畚恼戮幪枺荨　　。保埃埃畅ぃ保福福ǎ玻埃埃矗埃博ぃ埃保埃癌ぁ?　 １　　前言　 自２０世紀５０年代建造武漢長江大橋時首次 使用蘇制振動樁錘以來，振動沉拔樁機因構(gòu)造簡單、 操作方便，已成為我國樁基礎(chǔ)施工的主要設(shè)備之一。 其中，振動樁錘又是沉拔樁機的主要工作部分，其 發(fā)展水平直接影響著沉拔樁機的

為了地下空間的有效合理開發(fā)、施工優(yōu)化、確保工程順利進行,必需對深埋隧道圍巖的穩(wěn)定性進行分析。基于快速拉格朗日法和非線性動力學方法對隧道圍巖的能量耗散特性進行分析,論證了圍巖體的能量分布是其應(yīng)力分布的決定因素以及由于巖體單元應(yīng)力狀態(tài)的變化而發(fā)生屈服準則的改變是其破壞的根本原因。闡敘了圍巖系統(tǒng)狀態(tài)和最大lyapunov指數(shù)的關(guān)系,通過計算發(fā)現(xiàn)能量序列的最大lyapunov指數(shù)為負數(shù)時,系統(tǒng)處于有序的定常態(tài),圍巖發(fā)生了急劇的屈服破壞現(xiàn)象,而最大lyapunov指數(shù)為正數(shù)時,系統(tǒng)處于孕育變化的混沌狀態(tài),圍巖處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

橋式起重機在起吊過程中,結(jié)構(gòu)動力學特性復(fù)雜。以主梁薄弱截面(跨中)為研究對象,運用結(jié)構(gòu)動力學理論,從橋式起重機起吊過程的特征出發(fā),將起吊過程簡化為二質(zhì)量二自由度系統(tǒng),并確立系統(tǒng)主要參數(shù)。運用該模型建立起吊過程各階段系統(tǒng)的運動微分方程。最終求解得出起吊過程跨中的動位移時間函數(shù),通過動位移時間函數(shù)得出預(yù)張緊階段結(jié)束時間和最大動位移值。最后以某起重機為實例驗證了動力學分析結(jié)論。

棱柱桿侵徹巖土的動力學分析——首先建立了計算撞擊力的剛體一流體撞擊模型和計算靶體變形的法向膨脹理論。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)動量定理和功能守恒定律，建立了棱柱桿侵徹巖土時的動力學模型。采用龍格一庫塔方法對這些非線性動力學方程進行數(shù)值求解。由這些非線性...

葉輪機械的葉輪系統(tǒng)是典型的非線性多振子系統(tǒng),其各組件的振動均具有耦合性包括葉片流固耦合。利用表征非線性動力學系統(tǒng)隨機性的關(guān)聯(lián)維對風機穩(wěn)定運行下5個工況的葉輪軸向振動信號和葉輪出口氣動信號量化結(jié)果發(fā)現(xiàn):二者信號關(guān)聯(lián)維曲線的走向一致,即雙方信號整體結(jié)構(gòu)變化具有一致性、互體現(xiàn)性。證明了利用葉輪機械的耦合振動信號對其進行監(jiān)測具有可行性。但用同樣的方法分析發(fā)現(xiàn):風機啟動時(非穩(wěn)定工況)的五段信號不具備這樣的特性。

沖擊地壓巷道圍巖支護作用動力學分析——建立了沖擊地壓巷道圍巖支護作用動力學模型，模型將上覆巖層簡化為由多個質(zhì)量塊組成的塊系，巖塊簡化為剛體，巖塊間的連接簡化為kelvin-voigt模型，把支護系統(tǒng)簡化為彈簧和耗能阻尼器，初始巖塊受沖擊載荷作用。支護系...

以某3100teu巴拿馬型集裝箱船為例,建立集裝箱船體全船結(jié)構(gòu)三維有限元動力學分析的計算模型,對船體結(jié)構(gòu)進行實特征值、有阻尼瞬態(tài)響應(yīng)的計算分析;采用lanczos方法計算特征值;采用模態(tài)方法進行瞬態(tài)響應(yīng)分析。分析結(jié)果表明,該船在運營過程中容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動,需要對駕駛甲板的側(cè)翼結(jié)構(gòu)進行修改設(shè)計,但其振動強度在總體上是可以接受的。

以輪式wz30-25型液壓挖掘裝載機為實例,基于多剛體系統(tǒng)動力學理論,在三組反鏟機構(gòu)液壓缸的運動作用下,研究了挖掘裝載機整機系統(tǒng)在鏟斗斗齒切向產(chǎn)生的挖掘力響應(yīng)。在斗桿液壓缸挖掘和鏟斗液壓缸挖掘兩種工況下,進行了挖掘力響應(yīng)分析。在各工況下,影響挖掘力的重要參數(shù)有很多,包括液壓系統(tǒng)的壓力、液壓缸的尺寸、各液壓缸間的相互作用力、整機穩(wěn)定性和地面附著性能。將推導(dǎo)這些因素和最大挖掘力之間的函數(shù)關(guān)系。

針對非線性動力學行為的特點,利用計算機仿真技術(shù),應(yīng)用數(shù)學微分方程理論以及matlab軟件對超混沌類lorenz系統(tǒng)的非線性動力學行為及其計算機仿真情況展開具體分析與探索,包括lorenz系統(tǒng)數(shù)學模型及其吸引子、lyapunov指數(shù)和維數(shù)、時序波形、功率譜、poincare映射,以及l(fā)orenz平衡點等。結(jié)合3種情況對超混沌類lorenz系統(tǒng)的計算機仿真進行分析,整體研究成果為同步加密通信工程應(yīng)用、混沌控制等提供了一定理論依據(jù)和實踐支持,具有積極的理論與實踐意義。

多電機同步聯(lián)動系統(tǒng)的動力學分析與建模

為了對高速公路護欄系統(tǒng)開展全面的沖擊動力學分析及其優(yōu)化設(shè)計,建立了高速公路波形梁護欄系統(tǒng)受沖擊荷載作用的有限元模型,并對建立的護欄系統(tǒng)模型進行了合理性的檢驗。采用femb軟件作為前處理軟件,首先根據(jù)行業(yè)規(guī)范建立起包含波形護欄梁、防阻塊以及立柱的護欄系統(tǒng)有限元模型,將建立好的三跨縮比護欄系統(tǒng)的有限元模型在沖擊條件下與相應(yīng)的沖擊試驗進行對比分析,檢驗了模型的有效性。由于真實護欄系統(tǒng)是多跨連續(xù)的,通過對比不同跨數(shù)的模型在沖擊條件下的結(jié)果,確定了足夠反映真實多跨連續(xù)護欄的合理跨數(shù)。結(jié)果表明,建立的有限元模型可準確有效地反映真實護欄系統(tǒng)的特性,可用于護欄系統(tǒng)的沖擊動力學分析及其優(yōu)化設(shè)計。

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針對隙控式全射流噴頭在惡劣工作條件下出現(xiàn)的附壁力小、驅(qū)動力矩小等不足,研究了獲得射流元件的最大附壁驅(qū)動力矩和減小摩擦阻力矩的方法,對射流元件進行優(yōu)化設(shè)計,以保證噴頭的正常運轉(zhuǎn).分析了隙控式全射流噴頭的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩和摩擦阻力矩,噴頭轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩由射流附壁時與射流元件側(cè)壁產(chǎn)生的驅(qū)動力矩,射流與出口蓋板的作用力矩組成,噴頭的摩擦阻力矩由空心軸端面摩擦阻力矩,空心軸與軸套間的摩擦力矩,密封機構(gòu)摩擦阻力矩組成.根據(jù)動量守恒方程推導(dǎo)出附壁射流中心線方程,得到中心線附壁點距離及附壁沖角的計算公式.推導(dǎo)了理論狀態(tài)下,附壁力矩最大值與結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系.由剛體轉(zhuǎn)動定律計算出全射流噴頭的力矩公式及全射流噴頭步進角度公式.

基于有限元分析技術(shù),建立臂架的有限元模型,在ansys軟件中對履帶起重機的起臂過程進行動力學分析.用link180單元模擬變幅拉板,利用其在溫度載荷下的變形特性,通過設(shè)置相關(guān)的線性熱膨脹系數(shù)和溫度載荷,使單元長度勻速縮短,帶動臂頭,完成起臂控制.以位移約束的方法代替常規(guī)載荷約束的方法,解決了起臂過程模擬中,由于拉板力大小和方向隨時間不斷變化,無法定義載荷步的問題.ansys軟件結(jié)構(gòu)動力學分析模塊中含有瞬態(tài)分析模塊,可對履帶起重機起臂的動態(tài)過程進行模擬和有限元分析,為實際的履帶起重機起臂調(diào)試過程提供參考.

以振動壓路機為例,對振動壓路機壓實過程建立了三自由度線性動力學方程,分別運用歐拉數(shù)值積分法和頻域分析法進行了仿真.仿真結(jié)果顯示,兩種方法計算出的壓路機系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果一致.數(shù)值積分法所得的系統(tǒng)響應(yīng)包含瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng),計算時間長,對初始條件要求嚴格;而頻域分析法得到的系統(tǒng)響應(yīng)只有穩(wěn)態(tài)響應(yīng),計算時間短,但對采樣頻率有一定的要求.

小型打樁機簡介 小型打樁機是利用沖擊力將樁貫入地層的樁工機械。樁錘按運動的動力來源可分為落錘、 汽錘、柴油錘、液壓錘等。液壓錘的動力來源是挖掘機。 由于工程地質(zhì)的原因，各種樁基在廣東都有所應(yīng)用，其中預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種較新 型的基樁，具有工程造價便宜、質(zhì)量可靠、施工速度快的優(yōu)點。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已經(jīng)在廣東得 到了廣泛應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的打樁設(shè)備也隨之得到了發(fā)展，先進的進口打樁設(shè)備和有特色 的國產(chǎn)打樁設(shè)備都在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工中發(fā)揮了重要作用，促進了打樁市場的蓬勃發(fā)展。本 文在此將介紹一種在國外已得到廣泛應(yīng)用的先進的打樁設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁 在20世紀70年代的歐洲，隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展和環(huán)保法規(guī)的逐步完善，曾經(jīng)是打樁市 場主力的柴油打樁錘由于其自身結(jié)構(gòu)無法解決的問題即噪聲、振動和油煙污染問題而逐步被禁止 使用。而且由于熱容積和效率的限制，理論上講最大的柴油錘

本文利用ｄ’ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立了單桿柔性機械的動力學方程，并用模態(tài)展開法對其進行了離散化。最后，給出了計算機模擬結(jié)果。為進一步開展多桿柔性機械臂動力學分析其控制打下了基礎(chǔ)。

通過對顎式破碎機動力學的研究,發(fā)現(xiàn)將顎式破碎機簡化成四連桿機構(gòu)進行分析不能準確的解決動力學問題。以各構(gòu)件的實際情況進行分析,加上工況下的破碎力建立動力學數(shù)學模型,運用matlab編程求解,得出各約束反力最大值等,所得數(shù)據(jù)為顎式破碎機的后續(xù)優(yōu)化提供了依據(jù)。

本文利用ｄ＇ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立了單桿柔性機械的動力學方程。并用模態(tài)展開法對其進行了離散化。最后，給出了計算機模擬結(jié)果，為進一步開展多桿柔性機械臂動力學分析其控制打下了基礎(chǔ)。

損傷粘彈性樁基的非線性動力學行為——在有限變形的假設(shè)下，將孔洞作為一種分布損傷建立了粘彈性地基上具有損傷的粘彈性timoshenko梁的靜／動力學行為的初邊值問題，并用此來模擬土中具有損傷的樁基非線性動力學行為，其中，本構(gòu)模型是用具有孔洞的粘彈性固體的...

運用非線性有限元法,采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam189,利用耦合和約束理論,在ansys中建立金屬軟管的有限元模型,對金屬軟管進行瞬態(tài)動力學有限元分析,得到金屬軟管在一個周期內(nèi)的阻尼迴滯曲線以及動態(tài)響應(yīng),并將計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行比較,證明了有限元建模及其計算結(jié)果的正確性,為金屬軟管的力學性能和動態(tài)設(shè)計分析以及將來的壽命分析的研究提供了參考。

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsns)容易被惡意攻擊的問題,引入獎勵因子與懲罰因子,提出一種wsns防御系統(tǒng)與惡意節(jié)點的博弈模型。通過對模型的量化分析,計算出博弈雙方的收益函數(shù),根據(jù)復(fù)制動態(tài)原理,進行演化動力學分析。給出博弈雙方的演化穩(wěn)定策略,揭示攻防雙方策略選擇的規(guī)律,為wsns防御機制設(shè)計提供理論參考。數(shù)值實驗驗證了演化穩(wěn)定策略命題的正確性和獎勵因子、懲罰因子的有效性。