基于振冲器理论模型的振动特性研究
一类基于冲击振动成型机系统的混沌演化研究
一类基于冲击振动成型机系统的混沌演化研究摘要：本文是基于工程实际中的冲击振动成型机为背景，从中抽象简化出一类动力学物理模型。
首先利用解析法推导了无量纲运动微分方程和存在周期运动时满足的条件，接着选取碰撞后瞬时为庞加莱截面截取时间，推导出了其周期运动不动点的庞加莱映射。
最后使用MATLAB软件数值仿真了其冲击振动时的动力学特性，找到了系统周期运动和混沌振动的系统参数。
关键词：冲击振动成型机；周期运动；庞加莱映射；混沌振动前言随着工业技术的迅速发展，人类迫切需要大量新型、高效率、高精度和自动化的振动机械装备。
由于机械运行速度的提高，机械冲击振动和平衡问题已经成为某些机械设计的关键问题之一。
在设计这些高速度、高精度的机械时，要涉及到各种动力学因素，例如冲击振动成型机、振动落砂机、冲击减振器和振动筛等的设计。
在含间隙碰撞振动机械系统的动力学优化设计，提高使用寿命和降低噪声等方面，碰撞振动问题的研究具有重要的意义。
本文建立了冲击振动成型机的简化力学模型，数值模拟了系统周期和准周期运动通往混沌的演化过程，仿真结果对实际的冲击振动成型机的动力学优化设计提供理论和数据上的支持。
1.系统的力学模型如图1是一个存在间隙的两自由度冲击振动成型机系统的力学模型，质量为和的振子分别由刚度为、和的线性弹簧和阻尼系数为和的线性阻尼器相联接，两个振子只作垂直的运动，并分别受到简谐激振力的作用，其中当时，振子不受简谐力的作用。
以两质量块的静平衡位置为各自的坐标原点建立动力学方程。
以和为和的位移，向上为正方向，当质量块和的位移之差等于等于间隙时，和将发生相互碰撞，改变速度方向后，又以新的初值运动，然后再次碰撞，如此往复。
假设力学模型中的阻尼是Rayleigh型比例阻尼（），碰撞过程由碰撞恢复系数确定。
2.结论（1）选择恰当的系统参数，通过MATLAB数值仿真，找到了周期二运动通向混沌的一条道路。
（2）仿真结果中出现的混沌自相似结构符合混沌运动的基本特征。
循环冲击激励下某发动机附件传动系统的振动特性研究
循环冲击激励下某发动机附件传动系统的振动特性研究
严红;刘正强;蒋沁辰;任鸿飞
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】考虑到某涡桨发动机中附件传动系统动力学建模困难的问题,本文基于子结构总体耦合矩阵法,将同轴多转子耦合系统和斜交弧齿锥齿轮耦合多转子子系统的动力学模型加以综合和扩展,建立了主转子与附件传动系统耦合系统的动力学模型,并推导了动力学方程,使用变阶次Adams-Bashforth-MoutlonPECE算法对动力学方程进行求解,获得不同循环冲击载荷谱下,系统的动态响应,研究了该型航空发动机主转子与附件耦合系统的振动特性。
结果表明:该下斜附件传动系统由于第三级齿轮副传递扭矩较大,同时斜齿轮副相较于弧齿锥齿轮副运转平稳性差,故两种交变载荷下各级齿轮副的最大法向相对位移、最大动载系数均值及最大法向振动加速度均方根均发生在斜传下斜齿轮副上;各级齿轮副沿法线方向的振动均为周期振动,且一个负载周期中同时包含有多个啮合周期。
【总页数】8页(P438-445)
【作者】严红;刘正强;蒋沁辰;任鸿飞
【作者单位】中国航发南方工业有限公司;空装驻株洲地区军事代表室;西北工业大学机电学院
【正文语种】中文
【中图分类】V233.1
【相关文献】
1.动态激励下高速列车齿轮传动系统振动特性分析
2.采煤机摇臂在传动系统激励下的振动特性研究
3.冲击载荷作用下减速器行星齿轮传动系统振动特性研究
4.发动机附件传动系统冲击响应特性研究
5.外源激励作用下火箭发动机输流管路振动特性研究
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振动冲击锤动力学模型研究
２Ａ Ｏ ｔ 。 Ａ ２ ） ∈。 ＋ ０（ 叫 ）
（ ｌ △～ ｆ ＋ ∈ｆ
解 上述代 数方 程得 ：
日＝ （２４） ／ ，ａ ／ 、ａ （ ＋
并解 得 ：
）
式 中： － 开 始碰撞 的时间 ——
△ — — 碰撞持 续 时间
—
２ ｔ 。（ｌ，ａ ）（ｌ －２４ －ａ 。ａａ＋ ２ ／ａ ａａ ｎ
非线性
动 力学 模 型
振动锤在建筑 、桥梁等桩基工程 中应用广泛 振动冲击锤与之相比具有更加 明显的优越性 ， 一方 面能产生与振动锤 同样的作用， 使土壤 颗粒发生位 移， 破坏土层的结构强度 ， 土壤颗 粒呈现假液化特 性而显著 降低摩擦阻力； 与此 同时 ， 桩锤对桩帽产 生快速冲击， 破碎 与挤压土层 ， 从而提 高了克服桩 尖顶端 阻力的能力， 实现快速沉桩 。这种优势在对 粘性土壤或坚硬土层作用时表现得更加明显。 由于振动冲击锤机理复杂， 增加 了开发研制的 难度。本文对振动冲击锤的动力学模型作深入的探
振力 为 ｉ∞ ， 动 弹簧 刚 度 为 ｋ， 壤 的 弹簧 刚 ｎ 振 －土
令 ：ａ＝ ２ （１ ２ｋｍ１ ｍ１ ｒ２ｋ ｔｍｌ ∞ ｍ ＋ ｌ ＋ ２ ）ｏ＋ １ ｒ ｎ
度和 阻尼系数分别为 ｋ． ， － ｍ 碰撞 的冲击力 ｚ ｍ 与 ａ ｃ 为 Ｆ（）， 其运动微 分方 程 为： ￡ 则
１ 振动冲击锤 的结构模型
振动冲击锤的结构模型， 依振动弹簧的布置型 式不同， 一般可分 为如图 １ 所示的两种类型。
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图２
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连接器振动冲击动力学仿真研究
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All Rights Reserved.圆援圆摇运动关系设置根据连接器工作要求袁在连接器工作过程中袁外壳四个点位固定袁锥台可以在轴上移动遥在模型中定义各零部件之间的运动关系袁如表员所示遥表员摇运动关系设置序号月葬泽藻月燥凿赠粤糟贼蚤燥灶月燥凿赠运动关系员郧则燥怎灶凿壳体云蚤曾藻凿允燥蚤灶贼圆轴锥台栽则葬灶泽造葬贼藻允燥蚤灶贼圆援猿摇接触关系设置对模型接触副进行设置咱员圆原员源暂袁本次计算接触区域设置主要集中在接触板尧外壳体尧弹簧锥台之间袁接触类型选择几何表面接触渊郧藻燥杂怎则枣葬糟藻悦燥灶贼葬糟贼冤袁其中主要接触副及其参数设置如表圆所示遥圆援源摇驱动设置根据郧月辕栽圆员缘远猿原圆园园愿中第愿条员类月级随机振动参考要求袁在连接器外壳添加三个方向的运动副袁设置加速度模拟连接器受到的冲击作用袁三个方向的加速度如表猿所示遥表圆摇主要接触副及参数设置序号月葬泽藻郧藻燥皂藻贼则赠粤糟贼蚤燥灶郧藻燥皂藻贼则赠接触刚度接触阻尼摩擦系数力指数最大穿透深度员绝缘板壳体愿园园园缘园援圆员援缘园援缘圆绝缘板锥台远愿园园圆园援员缘员援缘园援缘猿锥台轴远园园园圆园援员缘员援缘园援缘表猿摇振动冲击条件方向纵向渊载轴冤横向渊在轴冤轴向渊再轴冤加速度渊皂皂辕泽圆冤员源援源远圆怨援愿加速时间渊皂泽冤猿园猿园猿园摇摇如图圆所示为轴向渊再轴冤冲击时袁加速度加载曲线图遥图圆摇轴向冲击加速度加载曲线图猿摇弹簧设置在动力学模型中添加弹簧力作用遥弹簧力选择杂责则蚤灶早模块袁连接器弹簧属陨类载荷弹簧袁选用碳素弹簧钢丝渊远缘酝灶冤袁查机械设计手册可知弹簧切变模量郧越苑怨园园园酝孕葬袁弹性模量耘越圆园远园园园酝孕葬袁抗拉强度滓遭越圆圆缘园酝孕葬袁许用切应力子责越远园苑援缘酝孕葬遥根据试验结果测得弹簧刚度为猿援员愿晕辕皂皂袁弹簧自由长度圆愿皂皂袁在模型中添加弹簧属性袁如图猿所示遥图猿摇弹簧属性设置摇摇最终建立的连接器动力学仿真模型如图源所示遥渊葬冤摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇渊遭冤图源摇连接器动力学仿真模型源摇仿真分析设置仿真时间为园援员缘泽袁对连接器三个方向分别源机电元件圆园圆圆年摇. All Rights Reserved.加载袁进行冲击仿真分析袁选取其中一个弹簧力为研究对象进行分析遥渊员冤轴向冲击连接器受到轴向冲击时袁弹簧力的变化曲线如图缘所示遥由图可知袁初始弹簧力为员缘援源猿晕袁在受到轴向冲击振动后袁弹簧力增大袁最大弹簧力为员缘援远愿晕遥之后袁弹簧力稳定在员缘援源源晕左右袁在受到轴向冲击时袁弹簧始终保持作用遥图缘摇轴向冲击弹簧力变化曲线摇摇渊圆冤纵向冲击连接器受到纵向冲击时袁弹簧力的变化曲线如图远所示遥由图可知袁初始弹簧力为员缘援源猿晕袁在受到纵向冲击振动后袁弹簧力减小袁最小弹簧力为员员援怨源晕遥之后袁弹簧力稳定在员缘援猿圆晕左右袁在受到纵向冲击时袁弹簧始终保持作用遥图远摇纵向冲击弹簧力变化曲线摇摇渊猿冤横向冲击图苑摇横向冲击弹簧力变化曲线摇摇连接器受到横向冲击时袁弹簧力的变化曲线如图苑所示遥由图可知袁初始弹簧力为员缘援源猿晕袁在受到横向冲击振动后袁弹簧力减小袁最小弹簧力为员员援猿愿晕遥之后袁弹簧力稳定在员缘援源晕左右袁在受到横向冲击时袁弹簧始终保持作用遥摇摇根据仿真结果可知袁复位弹簧安装后袁预加载荷约员缘援源猿晕袁在受到轴向载荷冲击时袁弹簧力先增大后减小袁最终稳定在员缘援源源晕左右曰在受到纵向和横向冲击载荷时袁弹簧力先减小再增大袁最小弹簧力分别为员员援怨源晕和员员援猿愿晕遥由此可知袁在连接器受到冲击振动过程中袁弹簧力始终保持作用袁未出现与接触板脱离情况遥缘摇结论接触板的良好接触是连接器稳定传输电信号的保障袁连接器中的复位弹簧可以推动接触板在受到冲击振动时快速复位袁若在振动时袁弹簧脱离接触板则易造成连接失效导致电信号中断遥本文基于砸藻糟怎则阅赠灶软件对连接器的冲击振动工况进行仿真分析袁得到复位弹簧在连接器受到不同方向冲击时的弹簧力变化曲线遥仿真结果表明袁在连接器受到冲击振动过程中袁复位弹簧始终保持作用遥其中袁在受到横向冲击时弹簧力相对较小袁但弹簧力始终大于园袁未发生弹簧脱离情况遥本研究为后续连接器优化设计及复位弹簧选型提供了参考经验遥参考文献院咱员暂摇张彤袁郁大照援航空电连接器力学性能和电学性能仿真咱允暂援海军航空工程学院学报袁圆园圆园袁猿缘渊园圆冤院员愿员原员愿愿援咱圆暂摇蔡晓袁刘天学袁丁磊袁等援基于常见失效模式的电连接器装配技术优化咱允暂援机电元件袁圆园圆园袁源园渊园猿冤院猿圆原猿远垣缘员援咱猿暂摇周怡琳袁石云杰袁王梦卿援轨道交通用连接器电接触可靠性研究咱允暂援信息技术与标准化袁圆园员怨袁渊员员冤院远圆原远远援咱源暂摇张乐援路面颠簸对汽车电连接器接触性能影响的研究咱阅暂援河北工业大学袁圆园员苑援咱缘暂摇骆燕燕袁梁弘袁刘旭阳袁等援接触件结构参数对电连接器振动特性的影响咱允暂援电子测量与仪器学报袁圆园员愿袁猿圆渊员员冤院圆园圆原圆园愿援咱远暂摇悦澡藻灶载袁匀藻再袁再葬灶早杂袁藻贼葬造援粤灶葬造赠贼蚤糟孕葬泽泽蚤增藻陨灶贼藻则鄄皂燥凿怎造葬贼蚤燥灶月藻澡葬增蚤燥则燥灶贼澡藻悦燥葬曾蚤葬造悦燥灶灶藻糟贼燥则哉泽蚤灶早酝燥灶贼藻悦葬则造燥粤责责则燥曾蚤皂葬贼蚤燥灶咱允暂援陨耘耘耘栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽燥灶耘鄄造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟悦燥皂责葬贼蚤遭蚤造蚤贼赠袁圆园员愿院员原愿援渊下转第员愿页冤缘摇第员期吉宜职等院连接器振动冲击动力学仿真研究. All Rights Reserved.解决了电磁继电器金属多余物问题遥通过研究袁本文得出结论如下院员冤随着型号的发展和电磁继电器的小型化袁将电磁继电器金属多余物控制标准由圆缘援源滋皂提升至员园滋皂是适宜的遥圆冤应用焊接仿真软件与工艺试验相结合的方法优化焊接工艺参数袁调整热处理和镀层后处理方法可以有效改善焊接体系相关条件曰应用自动焊接设备和焊接参数在线测量设备精准监控生产过程袁可以大幅度减少点焊飞溅多余物遥猿冤研制应用触点间隙测量和触点压力测试设备不仅能提升触点间隙和触点压力的测量准确性袁而且能有效减少带入类金属多余物遥源冤应用高频自动清洗设备和在线激光颗粒物分析仪可以有效检测产品装配过程中的金属多余物遥参考文献院咱员暂摇陈俊峰袁文尚晖袁程纲援电磁继电器非金属多余物的控制技术研究咱允暂援机电元件袁圆园圆园袁源园渊园源冤院源远原源怨援咱圆暂摇王世成袁梁慧敏袁王洪歧袁翟国富援航天继电器多余物微粒复合检测法的研究与应用咱允暂援低压电器袁圆园园缘渊员员冤院源缘原缘园援咱猿暂摇韦明彰袁唐宏基袁王明文援大功率继电器点焊仿真分析与飞溅多余物控制技术咱允暂援电焊机袁圆园员愿袁源愿渊员圆冤院源缘原源怨援咱源暂摇王明文援正交试验方法在继电器点焊参数优化中的应用咱允暂援机电元件袁圆园员愿袁猿愿渊园缘冤院猿愿原源圆援咱缘暂摇程艳香援继电器电阻点焊飞溅物控制研究咱阅暂援长春理工大学袁圆园员园援咱远暂摇谢勇袁马春生袁罗全文袁李裕袁王明文袁黎星援电磁继电器触簧系统智能辅助钎焊装置及方法咱孕暂援悦晕员园苑愿怨员圆园远粤袁圆园员愿原园源原员园援咱苑暂摇王淑娟袁高宏亮袁翟国富援航天继电器多余物自动检测算法的研究咱允暂援宇航学报袁圆园园愿渊园员冤院猿苑园原猿苑源援咱愿暂摇文尚晖援微型继电器电接触表面污染失效机理与控制技术研究咱阅暂援哈尔滨工业大学袁圆园员苑援渊上接第缘页冤咱苑暂摇戚晓芬援电磁振动器故障分析咱允暂援中国设备工程袁员怨怨远袁渊缘冤院圆园援咱愿暂摇蕴藻藻袁允怎灶藻杂葬灶早袁运蚤皂袁允燥灶早酝蚤灶袁晕葬皂袁运蚤匀燥燥灶援耘酝粤灶葬造赠泽蚤泽燥枣匀蚤早澡灾燥造贼葬早藻悦燥灶灶藻糟贼燥则枣燥则匀赠遭则蚤凿辕耘造藻糟贼则蚤糟灾藻澡蚤糟造藻咱允暂援栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽燥枣贼澡藻运燥则藻葬灶陨灶泽贼蚤贼怎贼藻燥枣耘造藻糟贼则蚤糟葬造耘灶早蚤灶藻藻则泽袁圆园员员袁远园渊员冤院员猿员原员猿苑援咱怨暂摇粤则糟澡葬皂遭藻葬怎造贼袁月袁悦燥灶灶燥则袁藻贼葬造援耘造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟砸葬凿蚤葬贼蚤燥灶砸藻泽怎造贼蚤灶早云则燥皂孕悦月辕匀蚤早澡原阅藻灶泽蚤贼赠悦燥灶灶藻糟贼燥则陨灶贼藻则枣葬糟藻泽咱允暂援陨耘耘耘栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽燥灶耘鄄造藻糟贼则燥皂葬早灶藻贼蚤糟悦燥皂责葬贼蚤遭蚤造蚤贼赠袁圆园员猿袁缘缘渊源冤院远员源原远圆猿援咱员园暂蕴蚤再袁阅葬蚤杂袁在澡藻灶早再袁藻贼葬造援酝燥凿藻造蚤灶早葬灶凿运蚤灶藻鄄皂葬贼蚤糟泽杂蚤皂怎造葬贼蚤燥灶燥枣葬酝藻糟葬灶怎皂宰澡藻藻造孕造葬贼枣燥则皂蚤灶砸藻糟怎则阅赠灶咱允暂援允燥怎则灶葬造燥枣砸燥遭燥贼蚤糟泽袁圆园员愿袁渊员冤院员原苑援咱员员暂赵贞莲袁张瑞成袁姜栋袁李海龙援分布式驱动电动车辆差速控制技术研究咱允暂援建筑机械袁圆园员怨袁渊园源冤院愿员原愿缘垣源援咱员圆暂匀怎运袁郧怎燥再悦援灾蚤则贼怎葬造孕则燥贼燥贼赠责蚤灶早燥枣月藻造贼悦燥灶鄄增藻赠燥则月葬泽藻凿燥灶砸藻糟怎则凿赠灶咱允暂援粤责责造蚤藻凿酝藻糟澡葬灶蚤糟泽驭酝葬贼藻则蚤葬造泽袁圆园园怨袁员远原员怨院苑苑远原苑愿园援咱员猿暂王龙泉援基于有限元分析的电连接器接触件接触特性与温度场模拟研究咱阅暂援江苏大学袁圆园员苑援咱员源暂徐道临袁戴超袁张海成援多模块浮体粤阅粤酝杂动力学仿真及连接器对响应特性的影响咱允暂援振动工程学报袁圆园员愿袁园猿员渊园园猿冤院源缘远原源远苑援渊上接第员园页冤源摇结束语本文重点介绍了屏蔽的原理以及几种损耗的形式袁并结合军品圆形再酝粤系列连接器为实例进行电磁屏蔽的计算袁旨在为新品设计的开发提供电磁屏蔽的参考遥参考文献院咱员暂摇彭祥基援叶圆形电连接器发展综述曳援中国电子学会元件分会连接器与开关学术会议袁圆园园源援咱圆暂摇刘尊建援叶电子设备的电磁屏蔽设计曳援集成电路通讯第圆缘卷第猿期袁圆园园苑援咱猿暂摇刘李平袁候煜援叶电磁屏蔽技术在电子设备上的应用曳援煤杂志第员猿远期袁圆园员员援愿员机电元件圆园圆圆年摇. All Rights Reserved.。
冲击钻进系统的亚谐振动与分岔
约束擦边引发的 Poincaré 映射奇异性，发现周期轨 道随控制参数变化与约束擦边会产生一类特殊的 Grazing 分岔，此类分岔不同于连续动力系统中的 各种常规分岔。文献[3]通过实验和数值仿真，研究 了含间隙弹性约束碰撞振动系统从非碰撞轨道到
384
工
程
力
学
碰撞轨道时二维映射的变化特性。 文献[4]研究了一 类弹性约束振动系统的 Grazing 奇异性及其伴随的 非光滑 Fold 分岔的转迁。文献[5]结合 Lyapunov 指 数对一类两自由度干摩擦振动系统的动力学响应 进行了分析，得到系统经周期运动失稳通向混沌的 道路。 文献[6]基于映射方法研究了分段线性周期激 励系统各类稳定和不稳定的周期运动。 文献[7]基于 Poincaré 映射方法对一类两自由度碰振系统进行了 分析。 文献[8]应用映射的分岔理论研究了塑性碰撞 条件下几类含间隙机械振动系统周期运动的稳定 性和分岔特性。文献[9―11]研究了黏-弹-塑性滑移 渐进振动系统的动力学特性等。 近年来，含间隙冲击振动系统的理论与应用研 究得到了国内外学者的普遍关注。但将冲击振动和 钻进运动同时考虑的研究仍开展尚少。实际上，钻 进运动对系统的振动是有影响的，这就要求建立考 虑两种运动的综合性模型。因此，本文建立了同时 考虑振动和钻进运动即冲击钻进机械振动系统的 力学模型，采用数值计算的方法分析了系统的动力 学行为和系统参数对系统钻进效果的影响。
1 2 2 2
M1 M 2
(3)
同步运动时， N 0 ，同步运动结束瞬间， N 0 ， X 。 X1 X 2 L ， X 1 2
K1 C1 M1 X2 X1 X3 L K2 F C2 M2
1 力学模型
图 1 所示为冲击钻进机械振动系统的力学模 型。质量为 M 2 的质块通过阻尼系数为 C2 的线性阻 尼器连接于支撑，并与质量为 M 1 的质块通过刚度 为 K1 的线性弹簧和阻尼系数为 C1 的线性阻尼器相 连，与无质量的滑块通过刚度为 K 2 的线性弹簧相 连。滑块与周围介质的接触面间存在干摩擦力 F 。 作用在质块 M 1 上的简谐激振力为 P sin( T ) 。 质块 M 1 、 M 2 和滑块的位移分别由 X 1 、X 2 和 X 3 表 示。 当质块 M 1 和质块 M 2 的位移差 X 1 X 2 L 时， 两质块发生碰撞，即质块 M 1 对质块 M 2 进行冲击。 假设该碰撞是塑性的。碰撞后，两者或同步运动， 直至分离；或以相同的速度立即分离。质块 M 1 对 质块 M 2 进行第 i 次冲击后，质块 M 2 向下运动，弹 簧 K 2 被压缩，对滑块产生向下的恢复力。当恢复 力大于 F 时，滑块向下运动，系统发生钻进运动。 滑块于此瞬间向下的位移为 Li ( i 1, 2,3, , n )，系 统于瞬间向下平移 Li 。当质块 M 2 向下运动过程结 束，开始向上运动时，弹簧 K 2 被压缩对滑块产生 的向下的恢复力小于 F ，系统钻进运动结束，滑块 不能回弹。此刻系统已钻进的深度为 L1 L2
振冲密实联合振动碾压法加固粉细砂试验研究
振冲法加固砂土类地基, 形成和始于 1937 年的 德国, 20 世纪 70 年代中期进入我国。由于 该法具 有工艺简单、 经济实用和效果显著等优点, 在世界各 地得到了广泛的应用
[ 1~ 5]
5 5~ 10 5m, 砂层为饱和、 疏松状态 , 地下水位在地 表以下 2m 左右。试验区加固的具 体目标为: 振冲 密实加固深度应大于 8~ 10m, 要求加固后吹填砂层 达到 中 密 以 上 状 态, 其 地 基 承 载 力 达 到 180 ~ 200kP a, 差异沉降控制在 0 5% ~ 1% 。 1 2 振冲试验方案 振冲联合振动碾压法加固吹填粉细砂地基没有 较成熟的技术可供借鉴 , 故我们选择代表性区域进 行了多个小区的振冲联合振动碾压法试验。整个试 验分 区分 为 I1- 1 、 I1- 2 、 I2- 1 、 I2- 2 四 个小 区, I 1- 1 、 I 1- 2 小区又各分成 A 、 B、 C、 D 四个子区, I 2- 2 小区分 为 A、 B、 C 三个子区。分别采用 ZCQ- 55 和 ZCQ75 两种型号振冲器 , 单机振冲和双机线性共振两种 振冲方式, 两种不同的施工工艺 , 2 5、 3、 3 5m 三种 不同的振冲点间距, 振冲孔平面布置采用等边三角 形 , 分别进 行试验。具体采 用的振 冲方案 见表 1。
试验采用的振冲方案
振冲器型号 施工工艺 上部硬壳层 是否水冲 水冲 不加水冲 水冲 不加水冲 水冲 不加水冲 不加水冲 不加水冲 水冲 不加水冲 水冲 不加水冲
1 3 1 不同功率振冲器对加固效果的影响 为了验证振冲联合振动碾压法加固粉细砂土地 基的适宜性和研究不同功率的振冲器对其加固效果 的影响 , 采用相同施工工艺、 相同振冲间距分别在各 个小区进行了振冲试验 , 并在结束后 28d 进行静力 触探试验 , 试验区加固后的典型静力触探比贯入阻 力比较见表 2。 由表 2 可以看出: 1) 在 初 始 比 贯 入 阻 力 相 差 较 大 的 情 况 下, ZCQ75 振冲器的效果明显优于 ZCQ55 振冲 器, 前 者的比贯入阻力增加值比后者高一百多个百分点。 2) ZCQ75 振冲器的振动力 大, 影响半 径也大, 对土的挤密范围也大 , 故在该试验中的加固效果比 较好。另外 , 其工效也明显高于 ZCQ55 振冲器。
自振式水工闸门整体体系动力特性研究
但从 另一 个角 度来看 液化 ， 即液 化能 够使 土体抗 剪强 度接 近 ０ 那 么如果 采 用振 冲的方 法使 得 水 工闸 门 ， 前 淤积 的砂 土液化 ， 丧失抗 剪强 度 ， 而减 小或 消除 闸 门前 淤积 的砂 土 对 闸 门的 摩 阻力 ， 可 以使 闸 门 从 则 能 够在 泥沙淤 堵条 件下 顺利启 闭 。 基 于上述 思想 ， 研制 了 自振式 水工 闸门 。为更 好地分 析 自振 式 闸 门利 用 振 冲液 化 减 阻的 相关 机 理
了防 止淤堵 ， 闸门 只好 常 年 以微 小开 度运 用 ， 以约 ０５ｎ／ ．ｒ ｓ的流 量 向下 游 放 水 ， 这些 水 则 是 从 几 百公 ３ 而 里外 的宝鸡 峡 水库输 送来 的 。对 严重 缺水 的西北 地 区来说 ， 如此 宝 贵 的水 白白流 走 ， 十分 可 惜 ， 造成 也
工建 筑物 的心腹 之患 。 因此 ， 多年研 究成 果 的基 础 上 ， 求 一种 有 效 实用 的方 法 ， 闸门能 够 在泥 沙 在 探 使
淤堵 条件 下顺 利启 闭 ， 有着 重要 的工程 应用 价值 。 饱 和砂 土 在振动 作用 （ 或其 他作用 ） ， 下 土体 中孔 隙水压 力升 高 ， 效应 力减 小 ， 有 导致 抗剪 强度 降低 ，
坏 的研 究 。在 水利 和土 建过程 中 ， 用振 冲贯入 和起 拔 的方 式穿 越 土层 ， 十分成 熟 的技术 ， 是 利用 采 是 也
液化 的例子 ， 冲器 可 以轻而 易举地 贯入 饱和砂 土 层 ３ 振 ０余 米 深 ， 地基 处 理 中广泛 使 用 的钢 板桩 也 是在 振 动条 件下贯 入 和起拔 的 。振 冲法 也是抗 震加 固和防止 土体液 化 的有效工 程方 法 ， 国内外应 用广泛 。 在
基于神经网络算法的振冲器性能分析
摘要 ： 通 过神 经网络 的建模 ， 建立 的遗传神 经网络 的预测 系统 。通过振冲器各种 因素的综合分析和 融合 ， 使用遗传 算法的复制、 交换等 ， 使得预 测系统 大大提 高收敛速度 ， 其使用性和 实际工程利用性强
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ，ｗ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ
Ｖａ ｌ ｕｅ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
・４ ７・
基 于神经 网络算 法的振ｎ ｃ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｅｑ ｍｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｎｅ ｕ ｒ ｌ ａ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ
张晶 Ｚ ＨＡ ＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ ； 王晓璇 ＷＡＮＧ Ｘ ｉ ａ ｏ — ｘ ｕ ａ ｎ ； 上官子 昌 Ｓ ＨＡＮＧＧＵＡ Ｎ Ｚ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｇ
（ 大连 海洋 大学 海洋 与土 木 工 程 学 院 ， 大连 １ １ ６ ０ ２ １ ）
（ Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｏ ｃ ｅ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｄ ｌ ａ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ ２ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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基金项目：辽宁省自然科学基金项目（201602590）
图1 实验装置
14
圆园员8 年第 6 期 网址： 电邮：hrbengineer@
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
O
Y
兹1 oy
此来测出固
o
y
有频率，得出
2
鄣y M=原EI 2 =0 。
鄣x x=l
型，即在一块矩形钢板的顶端到底部通过一些细绳系在一个支撑架上。通过改变这一模型中顶端质量、底部质量、钢板厚度
以及悬挂的绳长，需要特别注意的是，考虑悬梁在摆动时的边界条件。经过理论模型的计算，实验测量以及ANSYS软件仿
真模拟，得出的结果较为一致。
关键词：振冲器；固有频率；有限元模型；模态分析；悬梁
中图分类号:TU 69；TP 391.7
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基于振冲器理论模型的振动特性研究
王立强， 唐添 （沈阳化工大学，沈阳 110142）
摘 要：振冲器主要用来夯实地基，通过厂商提供的数据对振冲器的振动特性进行分析，通过建立理论模型来确定其固有
频率，再通过ANSYS对其建立有限元模型，对固有频率进行有限元分析，比较结果。为研究模拟方便，建立了一个实验模
实验结论。为
2
3
了测量梁的
剪切力：
S=原m2
鄣
y
2
鄣y =原EI 3
。
固有频率，应
鄣t x=l
鄣x x=l
（8） （9）
变片产生的
兹2
信号放大后
经过数据采
X
x
x
集器，被电脑 保存并分析。
（a）
（b）
2 理论分析
图2 理论分析的坐标系统
本课题 研究主体
是处理振冲器的弯曲振动有关的边界条件。在以往有关
对振冲器的振动特性的5个参数，即电动机上端质量、 偏心质量、起重机吊起钢丝绳长度、振冲器总长度和横截 面积进行理论与实验研究，根据振冲器的临界转速建立边 界条件从而建立动力学方程，通过理论计算、实验分析以 及仿真模拟比较各种结果是我们主要的研究内容。 1 实验装置
实验设备如图1所示。支撑架通过细绳连接一根长 700 mm，宽20 mm，厚度为2 mm的梁，梁相当于振冲器， 细绳相当于起重机吊起钢丝绳，顶端和底部的质量相当 于顶端的电动机和底部偏心的质量。在该实验中，上端部 分的质量是固定的，而绳长、底部偏心质量是变化的，以
ANSYS software simulation, the results are more consistent.
Keywords: vibrator; natural frequency; finite element model; modal analysis; suspending beam
bottom mass, the thickness of the steel plate, and the length of the suspension, it is important to consider the boundary
conditions of the cantilever when swinging. After the theoretical model calculation, experimental measurement and
文献标志码:A
文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员8）06原园014原园4
Study on Vibration Characteristics Based on the Theory Model of Vibrator
WANG Liqiang, TANG Tian
（Shenyang Institute of Chemical Technology, Shenyang 110142, China）
目前有关振冲器的振动特性方面所涉及到的理论分 析中，基本上只是考虑了振冲器的摆动，而振冲器在实际 的工作中不仅有摆动，还存在振冲器的弹性振动，这正是 本论文的创新之处，无论是对于振冲器工作中避免共振 情况的出现，还是对于促进动力学的发展，都具有重要的 理论意义和实际意义。同时，考虑了弹性振动和摆动所得 出的结论也会有助于论证文中理论模型的可行性[7-8]。
Abstract: The vibrator is mainly used to compact the foundation, the vibration characteristics of the vibrator are
analyzed by the data provided by the manufacturer. The natural frequency is determined by establishing the theoretical
0引言 随着经济发展，高大建筑越来越多；同时由于我国土
地面积广阔，地基土质复杂，要对建筑地基进行加固处 理，以很好地抵抗沉降以及地震产生的土壤液化，为建筑 物提供一个稳定的基础[1]。振冲法（振动水冲法）是一种快 速、经济有效的加固方法[2]。其原理是以起重机吊起振冲 器，电动机带动偏心块转动，产生高频振动；同时通过喷 嘴喷射高压水流，在振动和水冲的共同作用下，将振动器 沉到土中的预定深度，从地面向孔内逐段填入碎石，使其 在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升 振动器，如此反复直至地面，在地基中形成一个大直径的 密实桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，减少 沉降。本研究目标是为了通过理论分析与实验分析以及 ANSYS模拟仿真对振冲器的振动特性进行研究，利用共 振理论提高振动效率的同时，避免共振的发生[3-6]。
model and ANSYS of the finite element model. So, an experimental model is established which is tied to the bottom of
a rectangular steel plate through a number of strings on a support beam. By changing the top quality of the model, the