Mass Spring System(弹簧系统)
质量弹簧系统

Mass-Spring-System with individual bearings 7 -12 HZ
Materials
LVT
Elastic Fastener LVT Light MSS Heavy MSS
Fastener + elastic pad Concrete block + elastic pad Elastic mat + concrete slab Elastic bearings + concrete slab Light Mass-Spring-System with elastic mat > 15 Hz
Thank you for your attention
谢谢 !
…… and understanding of Slab Track and MSS as an integrated system
Design
Standard design of heavy Mass-Spring-System Individual slabs
Züblin design One continuous slab
Construction
Track slab Tunnel floor
Baufortschritt
Construction
Installation of Slab on the tunnel floor
Jacking up of the concrete slab
Installation of bearings and lowering slab
High speed Link Frankfurt - Cologne
Solution
Eliminatiom of Vibration by Mass-Spring System
OmniSeal 圣戈班弹簧蓄能密封圈二世界说明书

OmniSeal®圣戈班能密封圈弹簧蓄圣戈班集团总部,法国Les Miroirs美国加利福尼亚州GardenGrove比利时Kontich中国上海闵行波兰Kolo日本Suwa德国Willich巴西Vinhedo过去的可靠证明...弹簧蓄能系统压力弹簧蓄能工作条件下的OmniSeal®400A密封圈密封圈夹套材料用在密封夹套上圣戈班F l u o r o l o y®复合材料由高性能聚合物树脂制成,此类树脂经过复合加工之后可在各种密封环境中获得最佳性能。
以下为我们最常推荐使用的合成物,并适用于大多数情况。
多年来,圣戈班密封圈已经开发了500多种用于各种独特密封应用的密封材料,我们仍将继续不断配置和开发新型材料。
材料代码颜色说明及推荐用途温度范围摩擦系数磨损系数*拉伸强度(psi/MPa)延伸率(%)硬度(邵氏D)°F°CA01白色纯P TF E。
特别适合用于轻型到中等动态服务以及静态应用。
有限的耐磨损和耐热性。
低气体渗透率。
良好的低温特性。
中等到极端的真空应用。
符合FDA标准要求。
-346 至+500-210 至+2600.097,5004,000(27.6)30058A02白色改性P TF E。
特别适合用于轻型到中等动态和静态应用。
有限的耐磨损和耐热性。
低气体渗透率。
良好的低温特性。
中等到极端的真空应用。
符合FDA标准要求较高的抗蠕变和抗咬合性能。
-346 至+572-210 至+3000.096,0004,800(33.1)45058A05黑色聚合物填充P TF E。
在高温高压和高转速下具有卓越的耐磨性。
特别适合用于水和水基溶液。
在干燥或恶劣润滑条件下表现较好。
对软金属有研磨作用。
-346 至+572-210 至+3000.0912,000(13.8)17064A08棕褐色聚合物填充P TF E。
卓越的耐热性和耐磨性。
无研磨性。
建议用于软金属上的中速到高速动态应用。
16.2.2 弹簧—质量系统的固有频率_ANSYS 有限元分析从入门到精通_[共5页]
![16.2.2 弹簧—质量系统的固有频率_ANSYS 有限元分析从入门到精通_[共5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/da207dae1711cc7930b71608.png)
238ANSYS有限元分析从入门到精通 2.模态分析过程(1)建模。
建模主要完成下列工作;首先指定工作名和分析标题,然后在前处理器(PREP7)中定义单元类型、单元实常数、材料性质以及几何模型。
注意以下两点。
① 模态分析中只有线性行为是有效的。
如果指定了非线性单元,它们将被当作是线性的。
例如,如果分析中包含了接触单元,则系统取其初始状态的刚度值并且不再改变此刚度值。
② 料性质可以是线性的,各向同性的或正交各向异性的,恒定的或和温度相关的。
在模态分析中必须指定杨氏模量EX (或某种形式的刚度)和密度DENS (或某种形式的质量),而非线性特性将被忽略。
(2)加载及求解。
主要完成下列工作:首先定义分析类型、指定分析设置、定义载荷和边界条件、指定加载过程设置,然后进行固有频率的有限元求解。
在得到初始解后,再对模态进行扩展,以供查看。
(3)扩展模态。
从严格意义上讲,“扩展”这个词意味着将缩减解扩展到完整的自由度集上。
缩减解常用主自由度表达。
而在模态分析中,我们用“扩展”这个词指将振型写入结果文件。
也就是说,扩展模态不仅适用于缩减模态提取方法得到的缩减振型,而且也适用于其他模态提取方法得到的完整振型。
因此,如果想在后处理器中查看振型,必须先扩展之(也就是将振型写入结果文件)。
(4)观察结果。
模态分析的结果(即模态扩展处理的结果)被写入到结构分析结果文件Jobname.RST 中。
分析结果包括固有频率、扩展振型、相对应力和力分布(如要求输出)。
16.2.2 弹簧—质量系统的固有频率弹簧—质量系统如图16-1所示,试计算该系统的固有频率及主振型(假定k 、m 均为单位1)。
下面是分别利用菜单操作和命令流方式进行有限元分析的方法。
1.GUI 菜单操作如下第一步,清除内存准备分析。
(1)清除内存。
GUI :Utility Menu>File>Clear& Start Ne w(2)更换工作文件名。
弹簧质量阻尼系统模型

弹簧质量阻尼系统模型⾃动控制原理综合训练项⽬题⽬:关于MSD系统控制的设计⽬录1设计任务及要求分析 (4)1.1初始条件 (4)1.2要求完成的任务 (5)1.3任务分析 (5)2系统分析及传递函数求解 (6)2.1系统受⼒分析 (6)2.2 传递函数求解 (11)2.3系统开环传递函数的求解 (12)3.⽤MATLAB对系统作开环频域分析 (13)3.1开环系统波特图 (13)3.2开环系统奈奎斯特图及稳定性判断 (15)4.系统开环频率特性各项指标的计算 (17)总结 (20)参考⽂献 (21)弹簧-质量-阻尼器系统建模与频率特性分析1设计任务及要求分析1.1初始条件已知机械系统如图。
p 2kx图1.1 机械系统图1.2要求完成的任务(1)推导传递函数)(/)(s X s Y ,)(/)(s P s X ,(2)给定m N k m N k m s N b g m /5,/8,/6.0,2.0212==?==,以p 为输⼊)(t u(3)⽤Matlab 画出开环系统的波特图和奈奎斯特图,并⽤奈奎斯特判据分析系统的稳定性。
(4)求出开环系统的截⽌频率、相⾓裕度和幅值裕度。
(5)对上述任务写出完整的课程设计说明书,说明书中必须进⾏原理分析,写清楚分析计算的过程及其⽐较分析的结果,并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型,说明书的格式按照教务处标准书写。
1.3任务分析由初始条件和要求完成的主要任务,⾸先对给出的机械系统进⾏受⼒分析,列出相关的微分⽅程,对微分⽅程做拉普拉斯变换,将初始条件中给定的数据代⼊,即可得出)(/)(s X s Y ,)(/)(s P s X 两个传递函数。
由于本系统是⼀个单位负反馈系统,故求出的传递函数即为开环传函。
后在MATLAB 中画出开环波特图和奈奎斯特图,由波特图分析系统的频率特性,并根据奈奎斯特判据判断闭环系统位于右半平⾯的极点数,由此可以分析出系统的稳定性。
弹簧的名词术语名词解释

弹簧的名词术语名词解释
弹簧是一种能够储存弹性势能的机械元件,广泛应用于各种机械和
设备中。
下面是一些弹簧的名词术语及其解释:
1. 螺旋弹簧(Spiral spring):由一根钢丝缠绕成螺旋状的弹簧,常用
于机械和汽车制造业。
2. 压缩弹簧(Compression spring):也称为压簧,是一种受力方向沿
轴向的弹簧,常用于振动减缓和压力平衡。
3. 拉伸弹簧(Tension spring):也称拉簧,是一种受力方向沿轴线拉
伸的弹簧,常用于紧固件和张力控制。
4. 扭转弹簧(Torsion spring):也称扭簧,是一种受到扭曲力的弹簧,常用于门锁,玩具和电器。
5. 制动弹簧(Brake spring):用于汽车和机械制动系统中的弹簧,通
常安装在刹车片或制动齿轮上,以帮助刹车。
6. 卷曲弹簧(Coil spring):由钢丝制成的一种卷曲弹簧,常用于悬挂
系统和座椅。
7. 常数(Spring constant):也称为劲度系数,是弹簧的弹性系数,即
单位长度或角度扭曲的力量。
总之,弹簧是一种十分常见的机械元件,其种类繁多,应用广泛。
掌握弹簧的各种术语及其意义,能够更好地理解弹簧的性能和功能,为工程设计和制造提供支持。
质量弹簧阻尼系统数学模型matlab辨识

在MATLAB中,对质量-弹簧-阻尼系统(Mass-Spring-Damper System)进行数学模型的辨识通常涉及系统识别或参数估计。
这个系统可以用二阶微分方程来描述,形如:[ m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F(t) ]其中:∙( m ) 是质量∙( c ) 是阻尼系数∙( k ) 是弹簧常数∙( x ) 是位移∙( F(t) ) 是外部作用力∙( \dot{x} ) 和( \ddot{x} ) 分别是一阶和二阶导数,表示速度和加速度为了在MATLAB中进行辨识,你需要有系统的输入和输出数据。
通常,输入是施加到系统上的力,输出是系统的响应(位移、速度或加速度)。
以下是一个简单的步骤,说明如何在MATLAB中辨识质量-弹簧-阻尼系统的参数:1.收集数据:首先,你需要收集系统的输入和输出数据。
这可以通过实验或模拟来完成。
2.数据预处理:确保数据是干净的,没有噪声或异常值。
可能需要进行滤波或平滑处理。
3.选择辨识方法:MATLAB提供了多种系统辨识方法,如最小二乘法、频域分析等。
选择最适合你数据的方法。
4.实现辨识算法:使用MATLAB编程实现所选择的辨识算法。
5.参数估计:应用算法来估计系统的参数(质量、阻尼和弹簧常数)。
6.验证模型:使用估计的参数构建系统模型,并与原始数据进行比较,以验证模型的准确性。
以下是一个简化的MATLAB代码示例,使用最小二乘法来估计质量-弹簧-阻尼系统的参数:matlab复制代码% 假设你已经有了一些输入(力F)和输出(位移x)数据% F - 输入力向量% x - 位移向量% t - 时间向量% 计算速度和加速度dx = diff(x) ./ diff(t);ddx = diff(dx) ./ diff(t);% 构建系统矩阵A和输出向量bA = [diff(t)' diff(t)'];b = -ddx;% 最小二乘法估计参数params = A \ b;% params(1) 是阻尼系数 c% params(2) 是弹簧常数 k% 输出参数估计值fprintf('Estimated damping coefficient (c): %f\n', params(1));fprintf('Estimated spring constant (k): %f\n', params(2));% (可选)验证模型% 使用估计的参数构建模型,并与原始数据进行比较% ...请注意,上述代码是一个非常简化的示例,实际情况可能更加复杂。
垂直提升门的弹簧平衡系统

标准提升门的弹簧平衡系统《标准提升门的弹簧平衡系统》一文中,通过理论计算的方法,讨论了在标准提升门中选用平衡系统时应注意的问题,本文基于此,对于垂直提升门进行了分析。
垂直提升门是指:门在任何状态下,门体全部都处于垂直状态,因此,门的全部重量都需要由弹簧平衡系统来平衡。
根据材料力学中的公式可得弹簧近似计算公式,T≈K T·φ公式1T ―― 弹簧在被扭转变形后所产生的扭矩,单位为N·mmK T―― 弹簧的扭转刚度,当弹簧被扭转时,每增加1°扭转角所产生的扭矩,单位为N·mm/(°)φ―― 弹簧被扭转的角度,单位为(°)在弹性限度内,KT为常数,弹簧在被扭转变形后所产生的扭矩T与弹簧被扭转的角度φ成正比。
设:垂直提升门开启高度为H,单位是mm,门的总重量是WD,单位是kg设:门被部分关闭,关闭的高度为h,单位是mm这时部分关闭的门体垂直部分所产生的重量W为W=WD·h/H 公式2而重量W所产生的扭矩TW为TW=W·g·r= [WD·h/H]·g·r 公式3r――钢丝绳轮在门被关闭高度为h时的半径,单位是mmg――重力加速度,约为9800,单位是mm/s²当标准提升门的平衡系统平衡时,弹簧在所产生的扭矩T应等于门体垂直部分的重力所产生的扭矩TW,即:KT·φ=[WD·h/H]·g·r 公式4当门全部开启时,即h=0时,滑升门全部处于水平状态,这时门体垂直部分所产生的重力为0,即平衡弹簧处于自由状态,即φ=0。
当门被部分关闭,关闭的高度为h时,平衡弹簧被扭转的角度φ应该为长度为h的钢丝绳在钢丝绳轮上缠绕的圈数乘以360°根据公式3我们可以看出:TW与h·r呈线性关系,而当r不变时,TW与h呈线性关系。
当r不变时,平衡弹簧被扭转的角度φ=360°·h/2πr公式5π―― 圆周率,约为3.14φ与h也呈线性关系将公式5代入公式4即得到:KT·360°·h/2πr=[WD·h/H]·g·r 公式6因此KT=2πr²·g·WD/(360°·H)公式7可以看出,弹簧的扭转刚度KT与门的部分开启高度h无关。
弹簧质量系统瞬态响应分析

弹簧质量系统瞬态响应分析一、弹簧系统研究的背景、研究的目的和意义及国内外研究趋势分析1.1 弹簧质量系统提出的背景、研究的目的和意义弹簧作为储能元件,在减振器机械缓冲器等方面得到越来越广泛的应用。
而由螺旋弹簧与质量块组成的螺旋弹簧系统可以说几乎在任何机电仪器和设备中都有它的存在。
作为一常用零部件,其各项性能指标,尤其是其强度指标,直接或间接地影响整机的性能和工作质量。
因此对螺旋弹簧质量系统的机械性解响应及其强度分析受到了国内外专家,学者和工程技术人员的普遍重视。
载荷下弹簧质量系统的瞬态响应,这个问题具有广泛的意义和实际应用价值。
1.2 弹簧质量系统在国内外同一研究领域的现状与趋势分析关于载荷作用下弹簧质量系统的工作和文献很多,大多数问题都是围绕着,螺旋弹簧质量系统在承受静载荷或低频周期性载荷的情况下进行分析的。
其结论主要适用于对螺旋弹簧质量系统的静强度分析和固定载荷下的可靠性。
实验结果和经验表明,造成弹簧失效的一个主要原因是:当它承受突加载荷时,产生的冲激响应。
在冲激载荷下,弹簧失效数目很多,往往经静强度分析或固定载荷分析的结论是可靠的,而实际情况是不可靠的。
所以激载荷下的可靠性设计就不得不被提出来了。
但这方面文献非常少,实验数据也不多。
就弹簧质量系统在57火炮输弹系统的应用而言,螺旋弹簧失效主要是冲激失效,对这个问题的研究,美国、俄罗斯的水平较高,它们的主要工作是从提高材料性能上大量的实验进行的。
其寿命指标可达2000次,我国的现有水平较差,平均寿命在500一1000次之间,所以,对输弹系统进行寿命估计,找出问题,具有很大的应用价值和经济价值。
二、一维单自由度弹簧质量系统固有频率理论推导2.1无阻尼弹簧质量系统的自由振动如图1 所示,就是本文要讨论的单自由度无阻尼系统。
该系统有质量为m 的重物(惯性元件)和刚度为k的弹簧(弹性元件)组成。
假设不考虑重物的尺寸效应,可以用一个简单质点来表示这一类重物。
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• Motion follows from
Newton’s 2nd Law
Fi mi ai
Research
Equations of Motion
Newton’s 2nd Law
Fi mi ai
Equations of motion for one mass point (3 equations) Equations of motion for system of mass points (3n equations)
F k l L
xj
Force in 3D
F
Fi k xi x j L
x x
i
xi x j
j
Initial spring length L Current spring length l Spring stiffness k
Research
Elastic Energy
Research
20
Dynamics
Force is known for every particle. How do we determine motion xi t ?
• Kinematic relations
Velocity
v i (t ) d x i (t ) dt
Acceleration 2 d v i (t ) d x i (t ) a i (t ) dt dt 2
l
xj
F
L
Elastic spring energy gradient of Force = – energy
1 E W k (l L) 2 2
E Fi xi
Research
Forces at Mass Point
Internal forces F int
External forces F ext
Each point holds properties
mi • Mass • Position x i (t ) • Velocity v i (t )
Research
11
Outline
Mass-Spring Systems Steps towards simulation
1. 2. 3. 4. Spatial discretization: sample object with mass points Forces: define internal (springs!) and external forces Dynamics: set up equations of motion Temporal discretization: solve equations of motion
Numerical Solution
Research
6
Mass-Spring Systems
Mass-spring systems are particle systems with special interaction forces Steps towards simulation
1. 2. 3. 4. Spatial discretization: sample object with mass points Forces: define internal (springs!) and external forces Dynamics: set up equations of motion Temporal discretization: solve equations of motion
Research
7
Applications
Cloth Simulation
Bridson et al., 2002
Choi & Ko, 2002
Research
8
Applications
Hair animation Facial animation
Selle et al., 2008
Lee et al., 1995
L
l
F
Initial spring length L Current spring length l Spring stiffness k
F k l L Hooke’s Law
Research
Internal Forces: Elastic Springs
xi
L
l
F
Force in 1D
– – – – Elastic: deformations are reversible Viscous: amplitude of oscillations is reduced Plastic: irreversible deformations Any combination thereof
Research
Acceleration d 2 x i (t ) a i (t ) dt 2
d 2 xi t int ext mi Fi t Fi t 2 dt
d 2 xt int ext t M F t F 2 dt
Mass-Spring Systems
A Basic Tool for Modeling Deformable Objects
Part 1
Research
Physical Simulation: How to… ?
Physical System Particle System (Discrete Model)
• Controllable dissipation useful for physics simulations Do we want things to move indefinitely?
• Dissipation for mass-spring systems Point damping F pd t v (t )
Deformable Objects Particle System (Discrete Model)
PDE (Continuous Model)
Modeling
Finite Differences
Finite Elements
Ordinary Differential Equations
Numerical Solution
Research
10
Spatial Discretization
Sample object with mass points
• Total mass of object: M • Number of mass points: n • Mass of each point: m=M/n (uniform distribution)
is damping coefficient
+ Simple and efficient – Damps all motion (translations and rotations)
Research
Outline
Mass-Spring Systems Steps towards simulation
1. 2. 3. 4. Spatial discretization: sample object with mass points Forces: define internal (springs!) and external forces Dynamics: set up equations of motion Temporal discretization: solve equations of motion
4
Physical Simulation: How to… ?
Deformable Objects Particle System (Discrete Model)
PDE (Continuous Model)
Modeling
Finite Differences
Finite Elements
Ordinary Differential Equations
Numerical Solution
Research
5
Physical Simulation: How to… ?
Deformable Objects Mass-Spring Systems (Discrete Model)
Modeling
Ordinary Differential Equations
Research
3
Deformable Objects
• Deformable objects
– change size and shape due to applied forces – can be deformed but resist deformation
• Common material properties
PDE (Continuous Model)
Modeling
Finite Differences
Finite Elements
Ordinary Differential Equations
Numerical Solution
Research
2
Physical Simulation: How to… ?
Total force Fi Fiint Fiext Note: forces are 3D, Fi R 3
Research
13
Internal Forces: Elastic Springs
F
Elasticity: Ability of a spring to return to its initial form when the deforming force is removed. Spring Force: • Ceiiinosssttuv. (Hooke, 1676) • Ut tensio, sic vis. (Hooke, 1678) Force is linear w.r.t. extension!