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半球谐振子不平衡力的推导及与驻波关系研究

压电与声光 2023年第4期45卷 504-507页

作者：刘奎于鑫海段杰苏定宁赵思晗李绍良赵万良上海航天控制技术研究所上海201109 上海惯性工程技术研究中心上海201109

半球谐振陀螺作为一种高精度的陀螺仪,具有良好的学术研究价值及重要的应用价值,是国内外研究的热点。半球谐振子是半球谐振陀螺的核心部件,是一种工作中做四波腹振动的半球壳结构。由于在实际加工过程中存在误差,因此实际的谐振子无法... 详细信息

半球谐振陀螺作为一种高精度的陀螺仪,具有良好的学术研究价值及重要的应用价值,是国内外研究的热点。半球谐振子是半球谐振陀螺的核心部件,是一种工作中做四波腹振动的半球壳结构。由于在实际加工过程中存在误差,因此实际的谐振子无法达到理想的轴对称结构,这将导致谐振子在做四波腹振动时产生其他振动,从而对陀螺的精度产生影响。其主要原因是谐振子做四波腹振动时,非轴对称结构将产生非对称的惯性力。为此,该文对谐振子的不平衡力进行了理论推导,给出了半球谐振陀螺不平衡力的理论公式,并通过数值计算给出不平衡力与驻波方位间定量的关系,为分析不平衡质量对陀螺精度的影响提供参考。

关键词：半球谐振陀螺谐振子不平衡质量不平衡力

考虑不平衡力与扰动力的深沟球轴承动力学模型

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机械设计与制造 2022年第12期 6-10页

作者：欧旭鹏张义民张凯王一冰沈阳化工大学装备可靠性研究所辽宁沈阳110142

为了更加准确地揭示轴承振动响应的机理,考虑了滚动轴承受到不平衡力以及运行产生的扰动力的影响,基于Hertzian接触理论,并结合弹性力学、轴承运动学以及几何学,建立了4自由度深沟球轴承动力学模型。为了能够更好地描述轴承实际运动过程... 详细信息

为了更加准确地揭示轴承振动响应的机理,考虑了滚动轴承受到不平衡力以及运行产生的扰动力的影响,基于Hertzian接触理论,并结合弹性力学、轴承运动学以及几何学,建立了4自由度深沟球轴承动力学模型。为了能够更好地描述轴承实际运动过程,该模型将内圈与外圈通过频率在一个模型中全部体现出来,并且将轴承运行时的共振部分也考虑在其中,从轴承实际运动的角度刻画轴系-内圈-外圈-轴承座传递过程。以深沟球SKF6205-RS轴承为建模对象,利用四阶变步长的Runge-Kutta法对动力学的拉格朗日方程进行求解,得到振动响应时域信号以及频域信号,与凯斯西储大学轴承实验结果进行了比较,验证了模型的可行性。最后,将模拟与实验中产生的共振部分做了定量分析,验证了模型的准确性。

关键词：深沟球轴承动力学模型不平衡力扰动力

拱坝建基面开挖过程中不平衡力变化及处理效果研究

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岩土工程学报 2017年第9期39卷 1670-1679页

作者：程立刘耀儒陶灼夫杨强徐建荣何明杰张伟狄清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 水电水利规划设计总院北京100120

300 m级高拱坝建基面开挖造成的岩体卸荷松弛对高拱坝的整体稳定性影响巨大。白鹤滩拱坝左岸建基面开挖至628 m高程时也出现了卸荷松弛、结构面错动等现象。基于变形加固理论,提出了使用不平衡力作为坝基岩体松弛卸荷的定量判据,阐释了... 详细信息

300 m级高拱坝建基面开挖造成的岩体卸荷松弛对高拱坝的整体稳定性影响巨大。白鹤滩拱坝左岸建基面开挖至628 m高程时也出现了卸荷松弛、结构面错动等现象。基于变形加固理论,提出了使用不平衡力作为坝基岩体松弛卸荷的定量判据,阐释了不平衡力分析岩体开裂与坝基卸荷时效松弛的理论基础,通过试验和数值模拟的对比说明了不平衡力应用于卸荷松弛判据的准确性。使用三维非线性有限元程序TFINE,对白鹤滩拱坝原始地形和开挖过程进行精细模拟,分析了开挖过程中建基面基础(尤其是结构面)的卸荷松弛演变过程。分别对无基础处理、预留保护层和施加锚索情况下的开挖卸荷松弛进行了研究分析。模拟结果表明,在开挖到630 m高程时,在结构面交汇处和坡面出露段附近结构面的不平衡力与屈服区出现集中情况,这与观测到的建基面卸荷松弛以及结构面出现错动裂缝等现象符合;继续开挖过程中,LS331、LS3318不平衡力较大,相对比较危险。另外,坝体底部的陡坎开挖成型时,陡坎底部的不平衡力增加较明显,需减缓陡坎坡度。预留保护层和建基面锚固对控制松弛卸荷作用较小。

关键词：白鹤滩拱坝建基面卸荷松弛不平衡力锚固保护层

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三维弹塑性有限元计算中的不平衡力研究

岩土工程学报 2004年第3期26卷 323-326页

作者：杨强陈新周维垣杨若琼清华大学水利水电工程系北京100084

研究了弹塑性计算中不平衡力的性质 ,揭示了它和加固力、结构稳定性的密切关系。研究表明 ,对任一迭代步 ,只要施加一个反向不平衡力 (加固力 ) ,结构就是稳定的。可以用总余能范数来衡量弹性试应力场和调整后应力场的偏差 ,弹塑性本构... 详细信息

研究了弹塑性计算中不平衡力的性质 ,揭示了它和加固力、结构稳定性的密切关系。研究表明 ,对任一迭代步 ,只要施加一个反向不平衡力 (加固力 ) ,结构就是稳定的。可以用总余能范数来衡量弹性试应力场和调整后应力场的偏差 ,弹塑性本构关系要求该总余能范数取最小值 ;不平衡力就是两应力场差值在结点上的集中体现 ,故在总余能范数的意义上 ,按弹塑性本构关系确定的不平衡力或加固力是最小的。弹塑性计算确定的加固力和真解相比偏于安全。拱坝计算实例表明 ,不平衡力分析对分析结构稳定性、指导加固设计有益。

关键词：三维弹塑性有限元不平衡力结构稳定性本构关系

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基于磁场调制机理水下电机不平衡力的分析

船电技术 2022年第11期42卷 52-57页

作者：鲁冰娜夏加宽刘津成马功臣沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

不等极弧结构可以有效地削弱电机的齿槽转矩,但会产生不平衡力,针对不等极弧结构电机引起的不平衡力的问题,首先采用解析法推导转子磁动势的谐波分量,并用有限元法对电机的不平衡力进行仿真,其次,对三维结构的模态进行分析,讨论了潜在... 详细信息

不等极弧结构可以有效地削弱电机的齿槽转矩,但会产生不平衡力,针对不等极弧结构电机引起的不平衡力的问题,首先采用解析法推导转子磁动势的谐波分量,并用有限元法对电机的不平衡力进行仿真,其次,对三维结构的模态进行分析,讨论了潜在共振点。然后,基于磁场调制机理对振动进行削弱,结果表明,不等极弧结构能够有效地削弱电机的齿槽转矩,但会产生其他低阶电磁力波,增加电机的振动,不等极弧结构电机改变永磁体形状后,能够显著削弱电机的振动加速度,同时削弱齿槽转矩。

关键词：不等极弧系数不平衡力齿槽转矩电机振动

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放松人字撑不平衡力的条件

钢结构（中英文） 2023年第12期38卷 54-57页

作者：童根树浙江大学高性能结构研究所杭州310058

论述人字支撑架横梁设计时不平衡力取较小值时的支撑架性能和带来的后果,分析发现支撑架的性能决定于横梁能够承受的不平衡力。基于4个系列算例,介绍了框架和人字支撑架按照抗侧承载力比值为1∶1和1∶3组成的双重抗侧力结构的侧向力-侧... 详细信息

论述人字支撑架横梁设计时不平衡力取较小值时的支撑架性能和带来的后果,分析发现支撑架的性能决定于横梁能够承受的不平衡力。基于4个系列算例,介绍了框架和人字支撑架按照抗侧承载力比值为1∶1和1∶3组成的双重抗侧力结构的侧向力-侧移角曲线,其中人字支撑架的横梁能够承担GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》规定的不平衡力的30%和100%。因为压撑、拉撑和框架达到各自极限状态的侧移角是依次增加的,压撑先屈曲,然后承载力退化,但是框架的承载力在不断发挥,补偿了压撑承载力的退化。总的侧向力发生或不发生退化取决于横梁能够承担的不平衡力和框架与支撑的承载力比值。为此,拟合了总抗侧力退化不大于20%时框架抗侧承载力占比与支撑架横梁应该承担的不平衡力的比例关系。

关键词：双重结构体系框架人字撑不平衡力

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岩体结构变形破坏的内在驱动力-不平衡力

工程地质学报 2020年第2期28卷 202-210页

作者：杨强王守光李超毅刘耀儒清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室中国北京100084

岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用... 详细信息

岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用不平衡力描述岩体结构变形破坏过程的理论依据。分别从单轴压缩试验、边坡开挖卸荷、拱坝坝踵坝趾开裂等3个具体的数值案例论证不平衡力与开裂破坏的内在相关性。提出了蓄水导致不可逆的谷幅变形也是不平衡力作用结果:裂隙水压力使屈服面收缩、原先处于屈服或临界屈服状态的岩体应力状态超出屈服面,产生不平衡力和不可逆的塑性变形。指出了不平衡力本质是岩体结构非平衡态到平衡态的距离,岩体结构非平衡演化的总体趋势服从最小塑性余能原理,进一步指出了无法消除的不平衡力是岩体结构变形破坏的内在驱动力。不平衡力不仅可以作为岩体结构变形破坏的判据,还能给出相应的加固措施,具有重要的工程意义。

关键词：不平衡力变形破坏岩体结构驱动力

基于部分模型辅助LADRC的电磁轴承-飞轮转子系统振动抑制

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轴承 2024年第7期 106-114页

作者：吴传磊滕伟王亚军秦润柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 深能南京能源控股有限公司南京210000

针对电磁轴承支承的飞轮转子系统振动抑制问题,提出了一种部分模型辅助线性自抗扰控制方法,建立考虑陀螺效应和不平衡力的刚性飞轮转子系统径向四自由度二阶数学模型,将各自由度二阶模型中的本自由度项作为已知信息辅助线性扩张状态观... 详细信息

针对电磁轴承支承的飞轮转子系统振动抑制问题,提出了一种部分模型辅助线性自抗扰控制方法,建立考虑陀螺效应和不平衡力的刚性飞轮转子系统径向四自由度二阶数学模型,将各自由度二阶模型中的本自由度项作为已知信息辅助线性扩张状态观测器的设计,其他自由度项和不平衡力作为外界扰动,并设计线性状态误差反馈控制律对总扰动进行实时补偿。仿真结果表明,所提方法能以更低的观测器带宽达到与线性自抗扰控制相同的控制性能,并实现飞轮转子径向4个自由度之间的有效解耦,比分散PID控制具有更好的动态性能和抗干扰能力,可实现转子全转速范围内振动的有效抑制。

关键词：滑动轴承磁力轴承陀螺效应转子系统不平衡力振动抑制

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推力轴承对水轮发电机组轴系横向振动特性的影响

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动力工程学报 2024年

作者：叶毫阳张万福黄锦辉李春上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海理工大学能源与动力工程学院华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司

建立包含3个导轴承与1个推力轴承联合支承的某300MW水轮发电机组轴系有限元模型，应用有限元方法研究了推力轴承对轴系横向振动的影响，计算分析了推力轴承弯曲刚度和轴向刚度对轴系横向振动的影响，并研究了发电机转子不平衡力与相位... 详细信息

建立包含3个导轴承与1个推力轴承联合支承的某300MW水轮发电机组轴系有限元模型，应用有限元方法研究了推力轴承对轴系横向振动的影响，计算分析了推力轴承弯曲刚度和轴向刚度对轴系横向振动的影响，并研究了发电机转子不平衡力与相位差对轴系振动的影响。结果表明：与不考虑推力轴承相比，考虑推力轴承弯曲刚度时，机组轴系在额定转速下一～三阶固有频率依次增大5.35%、1.89%和1.56%；机组在额定转速下运行，当发电机转子处不平衡力为100kg·m且相位差为180°时，若弯曲刚度取8.2×106N/m，下导轴承、上导轴承、推力轴承与集电装置处横向振幅分别降低约17.44%、6.72%、17.04%和28.76%，当不平衡力为100kg·m且相位差为0°时，若考虑弯曲刚度，各部件横向振幅依次降低约3.31%、2.78%、9.46%和15.01%。

关键词：水轮发电机组推力轴承轴向刚度不平衡力弯曲刚度相位差