风电叶片双惯性激振疲劳加载耦合振动特性

针对风电叶片电驱动双惯性激振疲劳加载时出现耦合问题,通过对加载系统进行合理简化,基于拉格朗日方法建立疲劳加载过程中的动力学数学模型,并由此构建系统的机电耦合方程.利用小参数周期平均法对耦合过程近似解析,并推导了系统振动同步稳定的条件,得出系统运行过程中电动机负载转矩的影响因素,揭示系统出现耦合现象的机理,对系统频率特性进行数值仿真,得到不同加载频率下叶片振动特性.通过实际叶片疲劳试验验证数学模型、理论推导及仿真结果的正确性,为风电叶片疲劳加载系统同步控制策略制定提供理论依据及工程应用参考.     

风电叶片多点加载系统的机电耦合特性及试验研究

针对风电叶片加载多点激振时出现耦合问题,对多点疲劳加载系统进行合理简化,以两点摆锤激振加载为对象建立动力学数学模型,构建系统的机电耦合方程.在共振条件下的对机电耦合关系进行求解,通过相平面法得到振动系统的机电耦合特性、平衡奇点处的谐振同步性及稳定性条件,揭示加载系统出现耦合现象的机理.试验研究系统动态分岔耦合、主共振机电耦合特性及机电耦合作用下的同步控制,验证理论分析的正确性及控制算法的有效性,为疲劳加载系统的工程应用提供指导及试验参考.     

高温高低周复合载荷试验加载技术

为了获取航空发动机涡轮转子叶片的疲劳寿命,通过电磁感应加热、高低周复合载荷协调加载控制方法实现正交载荷解耦联合加载,研究了转子叶片在高温环境、低周离心载荷和高周振动载荷耦合响应,并基于涡轮叶片模拟试验件,对上述技术进行了验证。结果表明,该试验技术具备可行性和正确性。可见该技术可以实现航空发动机结构部件的多场耦合复杂载荷强度试验加载。     

随机载荷下风电叶片疲劳寿命及可靠性试验评估

为对随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命及可靠性进行预测与评估,首先基于Miner累积损伤理论及全概率公式,推导出随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命预测模型;然后根据寿命等效原则(即随机载荷下的疲劳寿命与恒幅载荷下的疲劳寿命相等)提出了随机载荷下风电叶片疲劳可靠性评估的等效应力试验法;最后通过风电叶片复合材料的疲劳试验数据对本文方法的有效性进行验证.结果表明:本文方法能够有效预测与评估风电叶片复合材料的疲劳寿命及可靠性,为随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命预测及可靠性试验评估提供理论依据.     

轧制速度加载方式对轧机振动特性的影响研究

带钢在轧制过程中表面会产生振痕,严重影响带钢表面质量及后续使用,但由于复杂多变的轧制工况,轧制参数加载方式对轧机振痕振动的影响仍是目前存在的难题之一。文章建立了森吉米尔二十辊轧机耦合动力学模型,研究了轧制速度在加载过程中对轧机振动特性的影响。利用现场试验验证了模型的有效性和分析过程的合理性。为合理优化轧制参数加载方式,抑制或消除振痕振动,对提高带钢表面质量和经济效益提供了重要的理论与实践支撑。     

轧制速度加载方式对轧机振动特性的影响

带钢在轧制过程中表面会产生振痕,严重影响带钢表面质量及后续使用,但由于复杂多变的轧制工况,轧制参数加载方式对轧机振痕振动的影响仍是目前存在的难题之一。建立了森吉米尔二十辊轧机耦合动力学模型,研究了轧制速度在加载过程中对轧机振动特性的影响。利用现场试验验证了模型的有效性和分析过程的合理性。为合理优化轧制参数加载方式,抑制或消除振痕振动,对提高带钢表面质量和经济效益提供了重要的理论与实践支撑。     

基于疲劳试验数据的风电叶片刚度退化分析

玻璃纤维复合材料风电叶片的刚度退化是叶片力学性能疲劳变化的重要体现,以叶片疲劳试验数据为依据,对叶片进行刚度退化分析.基于复合材料层合板的疲劳破坏机理,将叶片结构等效简化为一端固定一端自由的悬臂梁,基于悬臂梁模型建立叶片的应力-应变分析模型,通过对叶片的疲劳试验数据的处理,实现叶片疲劳试验下的刚度退化规律分析.结果表明:在疲劳试验中叶片承受了20 a设计寿命的等效疲劳振动次数后,尚未失效.同时在该疲劳试验过程中,薄弱纤维断裂与基体裂纹饱和引起了纤维排布的改变,导致了叶片疲劳过程中出现了刚度略微上升的现象.     

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合试验分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统多因数耦合下的动态特性,构建了以PMAC多轴运动控制卡为核心,以IPC为支撑平台的永磁交流伺服精密驱动系统的试验体系结构。通过软件原型系统,采集了系统在空载和加载运行状态下的电流、转速和转矩等响应信号,并将物理试验研究与理论分析结果进行了对比,验证了永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析的正确性。研究内容和结果有助于分析设计参数和机电耦合参数对系统性能指标的影响机理和规律,有利于对永磁交流伺服精密驱动系统进行动态设计。     

风电叶片两点疲劳试验系统激振器加载控制

基于电驱动惯性式激振装置,构建了一种风电叶片两点激振疲劳试验系统,并提出了虚拟主令同步控制算法.以PID算法设计误差补偿器,利用李雅普诺夫函数证明虚拟主令同步控制算法的稳定性,并建立控制仿真模型,数值仿真分析虚拟主令同步控制算法的收敛性及鲁棒性.最后,试验验证了耦合下虚拟主令同步控制算法的有效性.结果表明:虚拟主令同步控制算法能使激振器快速跟随,激振器之间相位差的波动很小,叶片振幅稳定,实现了风电叶片的平稳有效加载.     

风力机组关键部件运动学与动力学仿真研究

以风力发电机组为研究对象,采用动量叶素理论计算叶片在不同风速下的气动载荷,在三维软件Solidworks中建立了叶片、轮毂、机舱和塔架等关键功能部件的三维模型,在Ansys中对叶片和塔架进行柔性化处理,生成叶片和塔架的MNF文件,建立了风力机组关键功能部件的ADAMS刚柔耦合多体系统动力学模型.将计算的载荷均匀加载到风力机组的叶片上,对风力机在风速由5 m/s变化到25 m/s的过程进行仿真,得到叶片和塔架的振动变形特性曲线.该仿真能够很好地模拟风力机的振动变形特性,为风力机的虚拟样机仿真提供了一种可行的方法.     

基于两轴共振模式的风电叶片疲劳加载监控系统设计

为了缩短风电叶片疲劳测试周期,提出了一种基于电驱动的两轴共振疲劳加载方法。给出了两加载源速度和相位的检测方法,并以此制定了同步控制策略。整个控制系统采用主从式两级网络构架模式,采用高速脉冲计数传感器测量2个加载源的速度和相位,采用激光测距仪测量叶片振幅,并采用Labview软件开发了上位机监控界面。试验结果表明,该监控系统能很好地测量加载源的转速、相位和叶片振幅等特征参数。     

浅谈风电叶片静力试验方法及过程

风电叶片静力试验的目的是验证风电叶片静载荷承载能力。通过4个方向分别对试验叶片进行加载,从而测试整支叶片的强度。试验通过汽车吊、夹具及其相关设备对叶片施加试验载荷,且加载方式为垂直加载,夹具通过主梁帽传递载荷。每个方向试验都要求记录叶片试验环境温湿度。实时监测加载载荷和应变值,以便在叶片结构可能失稳前得到最终数据,数据采集完成后试验结束,根据测试值与理论值偏差百分比判定试验是否成功。     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

振动同步系统中的耦合效应

自同步振动系统是具有典型的协同运动特征的机械动力学系统·系统中两个偏心转子的回转运动相互影响,产生耦合效应,从而改变了系统的运动特征和运动形态·应用非线性振动分析方法建立了系统偏心转子耦合运动的微分方程,给出了耦合参数的数学描述;基于相空间原理,分析了系统耦合运动的非线性特性以及耦合强度对系统运动平衡状态的影响,确定了耦合参数的变化范围;深入研究了偏心转子同步运动的演化过程,导出了系统形成同步运动状态的耦合条件,给出了振动同步系统结构参数设计和选择的工程方法·     

利用Cooper NU-14试验系统评价沥青混合料疲劳性能

目前国内室内疲劳试验方法主要是间接拉伸法（即劈裂试验），鉴于其在加载方式与路面实际受力状态存在较大差别、实际开裂模式与理论开裂位置经常不一致等缺陷，尝试使用一种四点弯曲疲劳试验系统即Cooper NU-14试验系统评价沥青混合料的疲劳性能。详细介绍试验设备、试件制作、试验参数的设定、试验加载整个过程。通过对采用不同沥青类型的混合料以及SMA的疲劳性能进行试验，并进行定量对比分析。数据结果表明：该试验系统能有效的评价非均匀材质的沥青混合料疲劳性能以及沥青混合料的沥青结合料性质和集料级配对混合料的疲劳性能都有非常重要的影响。     

多锤电驱式激振系统的振动耦合特性及控制

针对振动锤联动激振耦合特性,以两振动锤为对象建立动力学模型,利用拉格朗日方法推导系统数学方程;基于能量分布法对耦合过程中的能量分布进行求解,分析了激振系统在各频率段的耦合规律,利用哈密顿原理推导系统振动同步的条件,得到相位差所处的稳定区间;构建多锤激振的同步控制系统,对耦合作用下的同步控制进行研究,确立了相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,并进行理论分析和控制方式的试验验证.结果表明:共振点的外耦合能量对相位差不产生影响,相位差有在低频区朝零趋近、近共振区朝±/2趋近及超共振区朝±趋近的趋势;采用相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,系统同步效果良好.     

动力传动轴-机匣系统耦合振动特性

从转静子系统耦合振动机理出发,以某型动力传动轴-机匣系统为研究对象,采用有限元方法对系统进行耦合振动分析,并开展了系统动力特性试验,结果表明：该动力传动轴-机匣系统工作转速范围内出现了2阶系统耦合共振,并且该2阶共振导致系统出现了较为明显的振动响应,因此工程中在设计阶段应开展系统耦合振动分析,确保在工作转速范围内不存在系统耦合共振。研究工作可更好的辅助传动系统的动力学设计。     

尾矿粉土液化后的大变形特性试验研究

利用GDS动三轴试验系统研究尾矿粉土液化后的变形特性.首先对饱和尾矿粉土进行振动使其液化,再施加静力荷载;分析了固结围压、相对密度、加载速率等因素对变形与孔隙水压力的影响,研究了饱和尾矿粉土液化后的流动变形与孔隙水消散的变化规律.结果表明:不排水试验条件下,固结围压、相对密度对尾矿粉土液化后的流动变形特性影响明显,而加载速率的影响较小;加载试验的最终孔压比一般介于0.7~0.9之间,相对密度对孔压消散过程的影响大于围压的影响.根据试验结果提出了描述尾矿粉土液化后变形特性的三参数模型,并进行了模型参数的拟合计算及模型验证和对比,结果表明该模型具有良好的适用性.     

深埋圆形隧洞饱和土-衬砌简谐振动的解析解

在频率域研究深埋圆形隧洞饱和粘弹性土体-衬砌系统耦合简谐振动的动力学特性.根据弹性理论和饱和多孔介质理论,分别得到衬砌和饱和粘弹性土体的稳态动力响应;通过衬砌边界条件以及衬砌与饱和土界面的连续性条件,得到衬砌边界均布简谐载荷作用下饱和土-衬砌系统稳态振动时的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式.考察物理和几何参数对系统动力学特性的影响.研究结果表明：孔隙水的渗透性对系统动力特性影响显著,不透水情形下系统响应远大于透水情形下的响应,且不透水情形下,衬砌厚度对系统响应具有显著影响.然而,土骨架与孔隙水相互作用系数和土体泊松比等对系统响应影响很弱.