考虑机匣柔性的新型旋转叶片-机匣碰摩模型

针对旋转叶片与机匣的碰摩故障,以弹性叶片和柔性机匣作为研究对象,基于弹性协调相容条件推导新的旋转叶片与柔性机匣碰摩力模型.基于材料力学理论,考虑叶片旋转效应,如离心刚化和旋转软化,以及碰摩软化的影响,计算了叶片的准静态弯曲变形.采用带有弹簧支承的柔性环来模拟机匣,其位移由整体位移和局部柔性位移组成.根据能量守恒原理,建立柔性环的位移方程,并对其进行离散处理,得到机匣的结构刚度,进而求得机匣局部柔性位移.与文献和实验结果的对比验证了本文碰摩模型的准确性.     

风车不平衡模拟带弹性机匣的碰摩实验台的动力学特性研究

针对典型的民用大涵道比涡扇发动机风车不平衡振动问题,搭建了转子-轴承-弹性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,并应用Samcef/Rotor有限元软件建立了转子实验台的简化有限元模型,通过实验测试得到的临界转速验证了模型的有效性。在碰摩实验前,首先仿真分析了风车不平衡状态下不同的摩擦系数和碰摩刚度对转静碰摩系统的动力学响应的影响,为碰摩实验结果进行预估判断。分析结果表明:在低转速大不平衡量的风车不平衡模拟情况下,摩擦系数的变化会激发n X/2(n=1,5)的分频及2X、4X倍频的转频分量;碰摩刚度的变化会激发n X/2(1,5,7)的分频及2X、4X倍频的转频分量。     

压气机转子叶片与机匣碰磨试验研究

为探索某型压气机部件可能发生的转子叶片与机匣碰磨后果,确保压气机运行安全,结合该压气机叶尖间隙值以及压气机工况,进行了叶片与机匣的碰磨试验研究.试验结果表明碰磨发生后叶片可能发生变形,但压气机叶片和机匣仍可安全运行.     

旋转机械转子-机匣系统碰摩的随机响应

针对仅考虑具有质量偏心的旋转机械Jeffcott转子-机匣系统碰摩模型的动力学方程,进行了转子-机匣系统碰摩的随机响应研究·应用Kronecker代数、矩阵微分理论、向量值和矩阵值函数的二阶矩技术、矩阵摄动理论和概率统计方法系统地研究了转子-机匣系统碰摩的随机响应问题,推导出了一般的数学表达式,给出了数值分析解·分析了把转轴刚度和阻尼、定子刚度和阻尼、偏心距和定子径向刚度作为随机参数的随机系统的响应·分析表明,该转子系统在初始阶段振动强烈,响应幅值超过转子和定子之间的间隙,会发生碰摩现象·     

考虑气流激振下汽轮机转子系统碰摩动力学特性研究

减小密封间隙是提高透平机械工作效率的一条重要途径,但同时也会因工作间隙减小而使动静结构件之间发生碰摩故障,为此针对某实际发生碰摩故障的汽轮机转子系统构建了有限元分析模型。在考虑气流激振作用的同时,通过对系统在不同位置发生碰摩时的动力学特性进行数值模拟分析,研究不同碰摩点处发生局部碰摩时轴承处的振动特征。分析结果表明：两支撑轴承处的轴心轨迹、频谱图等特征图呈现出一定的规律,系统主要为同频周期运动,但频谱中会出现高频成分;随着碰摩点靠近轴承或转子系统中心,系统的运动越来越复杂,出现了8字形和椭圆等轨迹,时域波形图中出现了削波现象;不同位置碰摩振动现象不同,可根据轴承处的响应特征图估计出碰摩故障发生的位置。     

含裂纹-碰摩气浮转子系统非线性动力学研究

考虑裂纹碰摩耦合故障下的转子系统,以转子动力学和非线性动力学为理论基础,建立了含有裂纹-碰摩耦合故障气浮轴承转子系统动力学模型,运用打靶法思想和四阶龙格库塔法对含有气膜力、裂纹及局部碰摩耦合转子系统进行数值模拟,发现此故障下的转子系统存在周期、拟周期以及混沌运动现象,为转子系统安全工作提供理论依据.     

考虑刚-弹耦合叶片系统的稳定性分析

基于离散的方法建立了圆盘和叶片的动力学方程，该方程中包含有陀螺阵，并且陀螺阵和刚度阵是时变的矩阵，文中采用状态空间转移法对系统的稳定性进行了分析，最后对该方程进行了稳定性的数值仿真。     

机动飞行中转子轴承系统新型碰摩的动力学行为

采用考虑转静间隙变化和叶片数的新型碰摩模型,同时考虑转子在机动飞行条件下引起的机动载荷和滚动轴承非线性赫兹接触力,建立了转子-滚动轴承-碰摩耦合系统非线性动力学微分方程.利用数值方法分析了转速和机动载荷对系统动力学行为的影响.研究结果表明:机动飞行条件下碰摩转子系统亚谐波共振幅值增加;低速时,碰摩主要激发高频振动,高速时则激发低频振动;机动载荷增加使转子系统振动增大,从而引起转子与定子间的碰摩.     

转子-机匣碰磨密封混沌系统的状态观测器研究

研究了在非线性密封力和气流激振力作用下,转子-机匣密封碰摩混沌系统的状态观测器设计问题。基于状态观测器理论的混沌反馈控制设计方法,给出了转子-机匣密封碰摩混沌系统的状态观测器的Brunovsky状态空间形式参数化表达式,其所含参量为被控系统的混沌状态用重构状态代替后的全部输入参数和控制律,可通过适当选择控制律将系统调整到正常的工作状态,通过数值计算和仿真结果,表明本文所提出的状态观测器方法可以将由外界干扰引起的系统碰摩混沌状态有效的调整到正常工作状态,为旋转机械的理论设计和动态监测提供了一种理论依据。     

考虑弹性支承的旋转凸肩叶片动力学特性分析

利用解析方法对考虑弹性支承的凸肩叶片进行动力学建模,在解析模型中考虑叶片的旋转效应、安装角、扭转角以及凸肩位置处截面变化的影响.利用ANSYS软件建立了相对应的有限元模型,验证了所建立的解析模型的有效性.通过所建立的解析模型和有限元模型,分析了叶根处支承刚度和凸肩位置对叶片动力学特性的影响.研究结果表明:随着叶根处支承刚度的增加,叶片的固有频率升高,但支承刚度增加到一定程度后,支承刚度的增加不再引起固有频率的升高;随着凸肩位置至叶尖距离的增加,叶片的第1阶和第3阶固有频率有升高的趋势,而第2阶固有频率则会随之降低.此外,采用解析方法能够明显提高计算效率.     

冲击载荷作用下电磁阻尼器动力学特性研究

为了探究电磁阻尼器在冲击环境下的工作特性,开展针对冲击载荷作用下的电磁阻尼器动力学特性研究。首先,根据电磁阻尼器存在的“恒阻尼-恒功率”的固有特性,基于单自由度系统振动模型,建立冲击载荷作用下电磁阻尼器阻尼响应模型,分析了冲击性质等因素与阻尼输出特性的匹配关系;其次,建立了电磁阻尼器动力学模型,并利用Simulink搭建了仿真模型进行分析;最后,研究分析了载荷匹配系数和衰减系数对电磁阻尼器阻尼输出特性的影响,提出了阻尼稳定输出的调整方法。研究结果表明：电磁阻尼器在实现对冲击载荷的制动过程中,会在恒阻尼输出平台中出现阻尼凹陷现象的突变,且其制动特性可以通过载荷匹配系数和衰减系数进行调整。     

循环荷载作用下泥岩动力特性

利用微机伺服岩石三轴试验机TAW-2000,对泥岩进行了不同围压(σ₃=0.5 MPa、2 MPa)和加载频率(f=0.2 Hz~2 Hz)下的变幅循环荷载试验,研究了围压、加载频率及加载幅值对泥岩的破坏形式、动抗压强度、滞回曲线面积及动弹性模量(E_d)的影响。试验结果表明:在0.2 Hz~2 Hz的加载频率下,岩石破坏形式受围压影响较大,以剪切破坏为主,部分岩样出现劈裂破坏;在0.2 Hz~1 Hz的加载频率和0.5 MPa~1 MPa的围压下,动抗压强度主要呈现减小趋势,仅在2 Hz的加载频率下,岩石抗压强度有较大提高;滞回曲线面积随加载幅值增加逐渐增加,同一幅值作用下,滞回曲线面积随循环次数的增加呈现减小趋势;E_d随加载幅值增加而减小后趋于稳定。     

中国土体动力学研究进展概述

近年来,动力荷载引起的新工程问题,推动着土动力学进一步发展和完善。回顾在土体动力学领域所取得的研究成果,从土体动力特性及测试技术、土体的液化、土体动力本构模型和土-结构的动力相互作用几个方面,对学者们所展开的研究做了简要综述,并对今后的研究方向进行阐述。     

岩体特性对围岩与结构动力相互作用影响

通过研究岩石特性,进一步对围岩与结构动力耦合机理进行分析。爆炸荷载原型实验研究困难较大,因此应用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力有限元程序和流固耦合计算方法,对垂直爆炸不同岩石类别、不同跨度地下拱形结构进行数值模拟,得到了岩石类别对于不同跨度结构影响的不同规律。研究表明:岩石硬度越大,拱顶动力相互作用显著增大,远距离爆炸对大跨硬岩结构拱肩和拱脚产生明显的反复拉压作用;岩石越软,跨度越小,近距离爆炸对整个结构动力相互作用影响越大。     

基于NURBS的动态接触边界算法研究

采用非均匀有理B样条(NURBS)方法描述模具型腔曲线,系统地分析了基于NURBS法的工件与模具动态接触过程的变化机制,并提出了相关算法。通过H型锻件成形的模拟,证实了相关算法的可行性。从而验证了NURBS法对提高塑性有限元软件的通用性和模拟精度有重要作用。     

爆炸冲击作用下钢筋混凝土板的动态响应研究

为研究爆炸载荷下钢筋混凝土板的动态响应,基于量纲分析得到了球形装药质量、爆心距和钢筋混凝土靶板挠度之间的无量纲关系.利用有限元软件AUTODYN建立空气-炸药-钢筋混凝土板的三维数值模型,考虑炸药、空气和靶板之间的流固耦合相互作用,模拟结果和实验结果基本吻合.改变固支条件为四边固支,控制单一变量,分别得到装药质量和爆心距对靶板挠度的影响规律.结果表明,保持爆心距一定,当比例距离大于0.6 m/kg^1/3的情况下,即不考虑近场爆炸和接触爆炸,钢筋混凝土板中心挠度随装药质量增加近似呈线性递增趋势;而当改变爆心距时,挠度随爆心距的增加近似呈指数递减趋势.     

动力锂离子电池建模及其动态特性研究

由于动力锂离子电池管理系统设计及电池剩余电量预测依赖于电池等效电路模型的建立,在几种常见的动力锂离子电池等效电路模型分析与比较的基础上,通过对动力锂离子电池进行多次充放电实验,分析了动力锂离子电池的动态特性,提出了基于Thevenin等效电路模型的双电源模型;并辨识了模型的相关参数。运用Matlab/Siumlink仿真工具建立仿真模型,对双电源模型进行仿真验证,结果表明双电源模型可准确模拟动力锂离子电池的工作特性,为动力锂离子电池的高效管理奠定基础。     

考虑针道间隙时织针动力特性的分析与研究

本文在研究织针分离工作表面条件的基础上,建立了考虑针踵与曲线三角针道间隙时的动力学模型,并在模型中考虑了接触点压力角及综合曲率半径对接触刚度的影响,给出了各参数的计算方法。井用计算机模拟计算不同间隙及织针初始飞离工作表面速度对冲击力的影响,计算结果与实验结果相吻合。为合理选择针道间隙提供了依据。     

零开口四通滑阀控制液压缸系统动态特性研究

在建立四通阀控对称液压缸动态数学模型的基础上,利用matlab中的simulink工具软件建立系统柔性仿真模型,并对其动态特性进行数字仿真研究。得到相关参数的变化对系统性能的定量影响,为该类系统的设计提供快速分析手段,并可确定原点附近使系统动态性能达到较好的一组参数值。     

蓄热式燃烧系统动态运行特性研究

蓄热式燃烧系统具有大幅度节省燃料和减少NOx排放的双重优势，是当前最具发展潜力的燃烧系统之一。本文提出蓄热式燃烧系统的蓄热体和燃烧室等关键部件的动态数学模型，在此基础上建立系统的动态模型，并提出通道分离和预估-修正的迭代求解方法。对蓄热式钢包烘烤系统的动态运行特性进行研究，分析了换向阀换向时间和蓄热体长度对系统动态运行特性的影响。