面向光栅刻划机的负刚度结构隔振性能优化

1

作者 葛新方 王孝平 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第3期1-5,共5页

大面积光栅刻划机实验室存在的复杂振动因素,会对它的运行及刻画精度造成影响,针对光栅刻划机设计一种正负刚度并联的被动隔振结构,改善仅有空气弹簧时对低频隔振无效的现象,拓宽隔振频带。为模拟隔振器隔振性能,建立系统的动力学模型... 大面积光栅刻划机实验室存在的复杂振动因素,会对它的运行及刻画精度造成影响,针对光栅刻划机设计一种正负刚度并联的被动隔振结构,改善仅有空气弹簧时对低频隔振无效的现象,拓宽隔振频带。为模拟隔振器隔振性能,建立系统的动力学模型和动力学方程,使用仿真软件MATLAB进行仿真,为磁致负刚度弹簧进行尺寸结构设计,对比并联磁致负刚度弹簧前后的隔振效果。仿真结果表明采用空气弹簧和磁致负刚度结构并联后能够有效的隔离低频振动,并且磁吸致负刚度和磁斥致负刚度进行组合能够有效的改善单一磁吸致负刚度或磁斥致负刚度结构的非线性。 展开更多

关键词 负刚度 非线性 磁体 结构设计 动力学分析 谐波平衡法

下载PDF 职称材料

一种新型准零刚度系统结构设计与特性分析

2

作者 施勇 葛新方 金亮 《机械工程师》 2024年第5期21-25,共5页

针对传统的线性隔振系统,提出一种由永磁铁与拉伸弹簧组合而成的新型准零刚度隔振系统,设计用于光栅刻划机等精密设备的低频或超低频隔振。首先,建立系统的静力学模型,求出该系统满足准零刚度所需条件,分析各结构参数对隔振性能的影响;... 针对传统的线性隔振系统,提出一种由永磁铁与拉伸弹簧组合而成的新型准零刚度隔振系统,设计用于光栅刻划机等精密设备的低频或超低频隔振。首先,建立系统的静力学模型,求出该系统满足准零刚度所需条件,分析各结构参数对隔振性能的影响;其次,通过对准零刚度隔振系统模型的动力学分析,建立该系统在简谐力激励下的非线性动力学方程,通过谐波平衡法求出系统力传递率,分析了系统中阻尼比、立方非线性项、外部干扰幅值对系统力传递率的影响;最后,与传统的线性隔振系统进行对比,验证了该新型准零刚度系统的可行性。 展开更多

关键词 准零刚度 低频隔振 永磁铁 谐波平衡法

下载PDF 职称材料

基于有限元模态综合与结构鲁棒性分析的叉车方向盘怠速振动抑制 被引量：2

3

作者 葛新方 竺长安 +1 位作者 褚彪 申远 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期491-496,共6页

针对某型叉车方向盘怠速工况下的剧烈振动现象,运用有限元仿真方法对叉车方向盘总成进行参数化建模及有限元模态综合分析,结合现场实测模态试验找出叉车方向盘总成剧烈振动的原因;在对方向盘系统进行结构重设计时,充分考虑零部件加工误... 针对某型叉车方向盘怠速工况下的剧烈振动现象,运用有限元仿真方法对叉车方向盘总成进行参数化建模及有限元模态综合分析,结合现场实测模态试验找出叉车方向盘总成剧烈振动的原因;在对方向盘系统进行结构重设计时,充分考虑零部件加工误差对系统性能的影响,提出具有结构鲁棒性的结构重设计目标及相应的设计方案;运用有限元仿真与样机实测试验,验证所提出方向盘振动抑制方案的有效性;有限元仿真与样机试验测试结果表明,该型叉车方向盘在怠速工况下的振动得到有效抑制. 展开更多

关键词 叉车方向盘 怠速工况 模态综合 结构鲁棒性分析 振动抑制

下载PDF 职称材料

采用Udwadia-Kalaba理论的微振动隔振平台研究 被引量：4

4

作者 黄康 孙顺强 +3 位作者 葛新方 王卫荣 刘伟炜 袁炜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期51-58,共8页

针对微制造平台的隔振问题,建立基于Udwadia-Kalaba方程的动力学模型,其可以在不引入拉格朗日乘数等额外参数的情况下进行求解。将微振动平台的振动位移作为系统约束,建立微振动隔振平台的离散化模型,并在主动隔振与被动隔振的混合机制... 针对微制造平台的隔振问题,建立基于Udwadia-Kalaba方程的动力学模型,其可以在不引入拉格朗日乘数等额外参数的情况下进行求解。将微振动平台的振动位移作为系统约束,建立微振动隔振平台的离散化模型,并在主动隔振与被动隔振的混合机制下进行微振动平台隔振系统的多体动力学分析与仿真;用Udwadia-Kalaba方程建立了驱动条件的求解方法以满足系统约束,基于约束条件建立微振动隔振平台的动力学模型,且通过Matlab语言进行仿真计算。研究结果表明:根据仿真得到了8个自由度方向的约束力矩,由此可以求得致动器所要求的竖直方向力的大小;在4个质点所受噪声干扰相同的条件下,微振动离散化模型4个致动器所需的约束力保持一致,而且可以达到良好的减振作用。 展开更多

关键词 Udwadia-Kalaba方程 系统约束 微振动 隔振平台

下载PDF 职称材料

双向行走激励下人板耦合动力响应分析 被引量：3

5

作者 王卫荣 李伟 +1 位作者 葛新方 袁炜 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期590-596,共7页

对于精密仪器设备,其受到的主要激励有地面激励、加工平台支撑系统产生的激励以及机械系统中各电机运转产生的激励等,本文主要研究双向人行激励对精密实验室中板结构的影响。利用人体生物动力学模型,将人体简化为质量、阻尼和刚度的单... 对于精密仪器设备,其受到的主要激励有地面激励、加工平台支撑系统产生的激励以及机械系统中各电机运转产生的激励等,本文主要研究双向人行激励对精密实验室中板结构的影响。利用人体生物动力学模型,将人体简化为质量、阻尼和刚度的单自由度系统,其中人体质量分为主体质量和耦合质量。根据达朗贝尔原理和薄板振动理论并且考虑板的阻尼,构建人-板耦合系统的动力学方程及其解析表达式。基于Newmark-β法,运用MATLAB进行数值仿真求解时变耦合动力学方程组,从行人步频、行人数量、时间间距、行走路线四个方面进行分析。仿真结果表明:人板耦合振动应主要考虑板的一阶振型造成的影响,双向多人行走时应将时间间距控制在(n+0.2)T^(n+0.8)T(T为单步落足周期,n为周期数)之间。本文为人与结构相互作用及结构的人致振动分析提供了一定参考。 展开更多

关键词 步行激励 人板耦合 动力学分析 NEWMARK-Β法

原文传递

基于有限元和SQP法的方向盘总成优化研究 被引量：3

6

作者 褚彪 申远 +2 位作者 葛新方 郭杰 竺长安 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第7期70-75,共6页

针对某型叉车在怠速工况下的方向盘振动现象,应用Pro/Engineer和Pro/Mechanic模块对其进行参数化建模和有限元模态分析,并对现场样机测试的试验数据分析加以验证。在此基础上,以参数化设计为基础,通过序列二次规划运算,对方向盘总成进... 针对某型叉车在怠速工况下的方向盘振动现象,应用Pro/Engineer和Pro/Mechanic模块对其进行参数化建模和有限元模态分析,并对现场样机测试的试验数据分析加以验证。在此基础上,以参数化设计为基础,通过序列二次规划运算,对方向盘总成进行多参数模态频率优化设计。优化后的方向盘总成固有频率避开了叉车怠速激励频率段,怠速下的方向盘抖动得到有效抑制,动态特性也得以明显改进。 展开更多

关键词 方向盘总成 有限元模态 结构优化 序列二次规划

原文传递

基于永磁体间的磁性负刚度的分析与优化 被引量：2

7

作者 王卫荣 张锐 葛新方 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期18-25,共8页

为了有效地降低磁性负刚度结构的非线性程度,从简单三磁体结构出发,引入新型负刚度结构模型——五磁体对称结构,运用MATLAB建立新型负刚度结构的磁力学模型并应用Ansoft Maxwell进行仿真验证。研究永磁体间的相对位置参数对五磁体对称... 为了有效地降低磁性负刚度结构的非线性程度,从简单三磁体结构出发,引入新型负刚度结构模型——五磁体对称结构,运用MATLAB建立新型负刚度结构的磁力学模型并应用Ansoft Maxwell进行仿真验证。研究永磁体间的相对位置参数对五磁体对称结构的负刚度曲线走势的影响,在微幅振动下对基于磁引力的负刚度曲线拟合后使用谐波平衡法求解动力学方程。最终得出结论:在给定的条件下,五磁体负刚度结构的负刚度曲线的非线性相较于简单三磁体结构,一定程度上得到了改善,且其隔振性能相较于传统线性隔振系统有了大幅提高,为磁性负刚度结构的负刚度曲线非线性的优化和应用提供了理论上的参考。 展开更多

关键词 永磁体 负刚度 Maxwell仿真 相对位置 非线性 谐波平衡法

原文传递

一种磁斥力负刚度结构的线性优化设计 被引量：3

8

作者 王卫荣 张子文 葛新方 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第8期166-170,175,共6页

为降低负刚度结构刚度值的非线性程度,提高在整个振动位移范围内负刚度值的稳定性,扩大负刚度结构的可用振动位移范围,设计了一种基于磁斥力的负刚度结构设计,并给出确定其结构参数的具体方法。为此建立了新型负刚度结构的模型,确定需... 为降低负刚度结构刚度值的非线性程度,提高在整个振动位移范围内负刚度值的稳定性,扩大负刚度结构的可用振动位移范围,设计了一种基于磁斥力的负刚度结构设计,并给出确定其结构参数的具体方法。为此建立了新型负刚度结构的模型,确定需要设计的结构参数。分析刚度曲线的变化选择结构参数具体数值,使该结构的负刚度值满足要求。仿真结果表明,在相对较大的振动位移内,优化后的负刚度结构的刚度值非线性大幅降低,稳定性相较基于磁斥力的三磁体负刚度结构有大幅提升,达到了预期目的,可以为负刚度结构在各方面的设计和应用提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 负刚度 非线性 优化 结构设计 动力学分析 谐波平衡法

下载PDF 职称材料

基于Udwadia-Kalaba理论的隔振平台动力学研究

9

作者 黄康 刘伟炜 +2 位作者 王卫荣 朱凌坤 葛新方 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第2期204-207,共4页

针对微制造平台的隔振问题,基于Udwadia-Kalaba理论建立隔振平台的动力学模型,并研究其在人行激励下的动力学特性。针对固连结构和分散结构建立Udwadia-Kalaba动力学模型,通过MATLAB仿真分别得到固连结构和分散结构的各质点响应曲线。... 针对微制造平台的隔振问题,基于Udwadia-Kalaba理论建立隔振平台的动力学模型,并研究其在人行激励下的动力学特性。针对固连结构和分散结构建立Udwadia-Kalaba动力学模型,通过MATLAB仿真分别得到固连结构和分散结构的各质点响应曲线。研究结果表明:基于Udwadia-Kalaba理论的动力学模型可以在不引入拉格朗日乘数的情况下求解;通过其固连结构与分散结构响应曲线的对比,可以得知其固连结构相对于分散结构模型更能达到明显的减振效果,而且该理论方法能较好地应用于微制造隔振平台振动问题求解。 展开更多

关键词 振动与波以 Udwadia-Kalaba理论 人行激励 固连结构 分散结构

下载PDF 职称材料

面向光栅刻划机基座的主被动复合隔振方法研究

10

作者 黄鹏 王卫荣 葛新方 《机械工程师》 2016年第9期46-48,共3页

针对大面积光栅刻划机实验室存在的复杂振动因素,可能对光栅刻划机运行的刻划精度造成不良影响,为光栅刻划机基座设计一个隔振系统,隔振系统采用被动隔振与主动隔振相结合的隔振方式。为了模拟隔振器隔振性能,建立隔振系统的动力学模型... 针对大面积光栅刻划机实验室存在的复杂振动因素,可能对光栅刻划机运行的刻划精度造成不良影响,为光栅刻划机基座设计一个隔振系统,隔振系统采用被动隔振与主动隔振相结合的隔振方式。为了模拟隔振器隔振性能,建立隔振系统的动力学模型和动力学方程,在Matlab/simulink仿真软件中搭建仿真框图,并施加模拟的振动干扰信号进行光栅刻划机基座隔振仿真,根据仿真结果对比分析被动隔振和主被动复合隔振方法的隔振效果。仿真结果表明,采用空气弹簧的被动隔振系统对频率较高的振动干扰具有良好的隔离作用,然而对低频振动干扰几乎没有隔离效果,而采用PID主动控制隔振后的主被动复合隔振系统对低频振动干扰具有良好的隔离效果,大大提高了隔振系统的低频隔振性能。 展开更多

关键词 光栅刻划机 被动隔振 复合隔振 PID

下载PDF 职称材料

改进Sobel算子在电机转速传感器检测装置中的应用

11

作者 吴房胜 葛新方 《新乡学院学报》 2021年第3期60-63,共4页

传统的Sobel算子存在的抗噪声差、易产生伪边缘和定位精度不高等问题,会使电机转速传感器检测装置的自动对中能力受到影响。为此,提出一种改进的Sobel算子,增加45°与135°两个方向的算子模板,并以局部梯度均值为阈值筛选梯度图... 传统的Sobel算子存在的抗噪声差、易产生伪边缘和定位精度不高等问题,会使电机转速传感器检测装置的自动对中能力受到影响。为此,提出一种改进的Sobel算子,增加45°与135°两个方向的算子模板,并以局部梯度均值为阈值筛选梯度图像,提高装置的自动对中精度。利用STM32技术高精度控制该检测装置,实时比较检测装置与传感器的转速,判断传感器是否满足技术指标。 展开更多

关键词 STM32技术 改进sobel算子 电机转速

下载PDF 职称材料

利用Pro/E的叉车前灯振动抑制研究 被引量：1

12

作者 刘洪健 葛新方 +3 位作者 马庆丰 丁国亮 叶炬贤 竺长安 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2011年第8期47-50,共4页

针对某实际振动问题,提出一种计算机仿真与实际测试相结合的方法。采用Pro/E的三维建模功能建立车灯的实体模型,然后通过集成方式调用其结构分析模块Pro/MECHANICA进行有限元分析,得出其固有频率,之后进行敏感度分析,找出对模态影响较... 针对某实际振动问题,提出一种计算机仿真与实际测试相结合的方法。采用Pro/E的三维建模功能建立车灯的实体模型,然后通过集成方式调用其结构分析模块Pro/MECHANICA进行有限元分析,得出其固有频率,之后进行敏感度分析,找出对模态影响较大的结构参数,最后确定优化目标反向求解结构参数。实际测试证明,减振效果显著,并已投入实际生产中,可以推广用于类似工程问题中。 展开更多

关键词 车灯 振动 PRO/E软件 仿真

下载PDF 职称材料

人行激励下MTMD对薄板的隔振研究

13

作者 袁炜 王卫荣 +2 位作者 葛新方 孙顺强 李伟 《机械工程师》 2017年第9期64-67,共4页

光栅刻划机对环境的要求十分严格。因其工作运行时,周围运行的机械设备以及人的走动等会影响其刻划纳米级光栅的精度。经过实地勘测,发现人在实验室走动时,影响程度不容忽视。由于MTMD具有经济成本低、安装维护方便、结构简单并且不需... 光栅刻划机对环境的要求十分严格。因其工作运行时,周围运行的机械设备以及人的走动等会影响其刻划纳米级光栅的精度。经过实地勘测,发现人在实验室走动时,影响程度不容忽视。由于MTMD具有经济成本低、安装维护方便、结构简单并且不需要外力作用的优点,它在工程实际中得到广泛应用。文中首先对金属薄板进行了有限元建模,再结合人行激励以及薄板的强迫振动理论和方程,通过对比有无添加多重调谐质量阻尼器以及改变MTMD相关设计参数产生的结果,通过仿真表明:运用多重调谐质量阻尼器能够有效地起到减小振动的作用。 展开更多

关键词 MTMD 隔振 薄板 振动 有限元建模

下载PDF 职称材料