硬涂层对整体叶盘的非线性振动特性影响

硬涂层阻尼技术是一种被动减振技术,通过将阻尼硬涂层涂敷在整体叶盘的叶片上有效改善叶盘的振动特性,目前已经得到十分广泛的应用.针对NiCrAlY硬涂层的各向异性特征建立硬涂层整体叶盘有限元模型,研究硬涂层对整体叶盘非线性振动特性的影响.考虑不同的硬涂层厚度和涂敷方式,利用Campbell图分析不同转速下的硬涂层整体叶盘的...     

失谐整体叶盘的硬涂层减振研究

提出一种对叶片涂敷硬涂层的减振方法来提高失谐整体叶盘的可靠性,并以叶片双面涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的失谐整体叶盘为例进行振动研究.首先,为了在保证计算精度的前提下提高计算效率,利用固定界面动刚度模态综合法对涂层叶盘有限元模型进行了减缩处理;其次,基于该有限元减缩模型对涂层叶盘进行模态分析,并与全尺寸有限元模型做出了数据比较;最后探究了硬涂层对整体叶盘的影响.研究结果表明,NiCoCrAlY+YSZ硬涂层具有较强的阻尼效应,能够显著抑制整体叶盘的共振响应.     

基于减缩模型的硬涂层-失谐整体叶盘动力学分析

提出一种对叶片涂敷硬涂层的阻尼减振方法,并以涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的失谐整体叶盘为实例进行有效性研究.首先,利用改进的固定界面子结构模态综合法对涂敷硬涂层的失谐整体叶盘的有限元模型进行减缩,并求解其振动特性.其次,研究了硬涂层对失谐整体叶盘振动特性的影响.最后,重点分析了硬涂层厚度对失谐整体叶盘阻尼性能的影响.结果表明,硬涂层对固有频率的影响微弱,但有较强的阻尼效应,能够显著抑制失谐整体叶盘的共振响应.     

复杂载荷下硬涂层对整体叶盘的减振特性

为了研究硬涂层对航空发动机整体叶盘在复杂载荷下的振动影响,通过有限元分析的方法对比研究了其振动特性。首先,建立整体叶盘三维模型,导入ANSYS Workbench软件中,并在叶片的侧面添加NiCoCrAIY+YSZ硬涂层;其次,使用一维插值的方法对航空发动机整体叶盘进行稳态温度场设置,采用Fluent模块对整体叶盘气动载荷进行添加,运用预应力模态分析法研究在离心载荷、温度载荷和气动载荷作用下,硬涂层对整体叶盘非线性振动特性的影响;最后,绘制坎贝尔图,分析在不同转速下硬涂层整体叶盘的共振情况,采用谐响应分析研究其振动位移响应。结果表明：整体叶盘叶尖处更容易受到振动的影响;涂敷硬涂层可以降低整体叶盘的固有频率、响应峰值,且能减少共振点数量。可见硬涂层对整体叶盘减振具有积极影响。     

基于试验模态的阻尼涂层整体叶盘振动局部化定量测量

用阻尼涂层对整体叶盘进行减振是一种全新的振动控制方法,为了有效实施这项技术需要对不同涂层方案下整体叶盘振动局部化程度进行有效的测量.提出一种基于试验模态数据来定量化测量整体叶盘振动局部化的方法.首先,提出振动局部化定量测量原理,并验证了其合理性;接着,提出了测量涂层整体叶盘振动局部化的流程;最后,对3种涂层方案下整体叶盘振动局部化程度进行了测量.结果表明,用本文研发的方法可以对各涂层方案对应的整体叶盘振动局部化进行有效测量,且随着涂层面积的增加,整体叶盘振动局部化程度变大且波动也较大.     

考虑应变依赖性特征的硬涂层整体叶盘非线性减振分析

为了提升整体叶盘在恶劣工况下的运行可靠性,提出一种对叶片附加非线性硬涂层材料的被动阻尼减振方法,并研究具有应变依赖性的涂层整体叶盘的非线性振动特性。首先,利用实验离散数据和高阶多项式描述具有应变依赖性的硬涂层材料的非线性力学参数;然后,利用改进的Oberst梁理论和基于正交多项式的Rayleigh-Ritz能量法建立涂层整体叶盘的非线性动力学模型;其次,提出基于Newton-Raphson法的非线性迭代求解流程,研究涂层整体叶盘的非线性振动特性;最后,选择叶片附加非线性NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的整体叶盘为实例进行数值分析与实验测试。研究结果表明：在使整体叶盘固有频率变化不大的前提下,硬涂层可以有效抑制其振动响应峰值,而应变依赖性则进一步加强了硬涂层材料对整体叶盘的振动控制。     

考虑温度梯度的氧化锆整体叶盘振动特性分析

为了研究温度场对热障涂层(thermal barrier coatings, TBC)整体叶盘振动特性的影响,考虑温度梯度在叶片厚度方向的非线性分布,并建立TBC整体叶盘有限元模型。基于热-固耦合原理和稳态热传导理论,采用有限元方法分析了TBC整体叶盘模态特性,绘制坎贝尔图研究频率转向,并在频率转向区进行响应分析。结果表明：非线性温度分布的温度场会降低TBC整体叶盘的模态频率;其模态频率转向区的转向间隙因温升而逐渐降低;在激振力作用下,受迫响应曲线因温升而出现左倾趋势且响应峰值逐渐增大,影响范围在10%以内。可见温升对TBC整体叶盘振动特性影响显著。     

大小叶盘-硬涂层阻尼结构的解析建模和振动分析

对叶片涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层,研究具有硬涂层的大小叶盘的动力学模型和振动特性,主要研究硬涂层对大小叶盘的阻尼减振性能的影响.首先,利用复模量理论和Oberst梁理论,建立了涂层大小叶盘结构的解析模型;然后,基于Gram-Schmidt法和Rayleigh-Ritz法,求解涂层大小叶盘结构的模态特性和受迫响应.结果表明:硬涂层阻尼对大小叶盘固有频率的影响很小,但能使模态损耗因子提高4倍,说明硬涂层可以有效提高大小叶盘的阻尼性能;此外,涂敷硬涂层可以有效抑制其受迫响应.     

整体叶盘通道电解加工流场的均匀性

为合理利用流场因素以提高整体叶盘通道电解加工的稳定性和工件表面质量,设计了一种叶盘通道电解加工用的群孔管电极.阐述了出液孔在等距分布的情况下,孔径大小对流场均匀性的影响.建立了流场数学模型,并利用有限元法对流动方式进行流场数值模拟.分析表明,在电极管径、出液孔数相同且加工稳定进行的情况下,一定范围内较小的出液孔径有利于...     

整体叶盘结构模态特性分析及应力分布规律

为了研究整体叶盘结构的模态特性及应力分布规律,基于有限元分析方法建立了整体叶盘结构有限元仿真模型,对自由状态及离心力载荷下的整体叶盘进行模态及振动特性分析;并探究实心与空心整体叶盘的应力分布差异及不同叶片间隙的整体叶盘应力分布规律。为了验证仿真结果的准确性,基于多点激励单点响应方法开展了整体叶盘结构模型的模态试验,并在多功能转子实验台上开展不同转速下应力测试试验。结果表明,该结构模态频率的仿真结果与试验测试结果误差在4%以内,验证了所建立的有限元仿真模型的正确性;应力测试试验验证了其不同转速下的应力分布规律;离心力载荷对整体叶盘二节径振动下固有频率影响最为显著;空心叶盘较实心叶盘应力集中现象更为突出,且叶片根部应力值会随着叶片间隙的增大而有明显提高。     

基于有限元法的硬X射线调制望远镜建模及动态性能分析

硬X射线调制望远镜(HXMT)在发射过程中,会受到惯性力、正弦载荷及随机载荷的激励,同时支撑结构与星载载荷振动也会相互影响,因此需要对整星进行动态性能分析。对于HXMT整星结构,无法进行理论计算,且由于结构内部的局限性,力学振动试验只能测试有限个点的动态响应,因此对整星进行有限元分析是一种行之有效的方法。整星结构部件众多,连接复杂,必须对各个星载载荷进行合理的简化,以避免网格数量巨大导致计算收敛困难的问题。文章在理论分析基础上,提出了一种有效地建立整星结构合理有限元模型的方法,并借助HXMT的动态试验进行了验证,得到了总体的动态性能。研究结果为同类卫星的有限元分析提供方法,具有较强的参考价值。     

基于实测爆破地震波下的铁路特大桥桥墩动力影响研究

为研究爆破地震波下大跨度桥梁结构的动力学响应问题,以黑岱沟露天矿附近的酸刺沟大桥为背景,对其爆破振动下桥墩进行了振动监测,建立该桥单墩的数值计算模型,应用ANSYS和LS-DYNA软件对桥墩结构自振特性和动力响应进行了数值模拟. 研究结果表明:在输入爆破地震波主频范围为2～5 Hz时,2 Hz爆破地震波对应桥墩响应最明显,地震波峰值振速达到8.71 cm/s时桥墩出现损伤,损伤位置为墩身空心壁偏底部,保证桥墩安全的比例距离为5.79.      

某洗煤厂厂房振动分析及减振加固处理

采用现场测试及有限元数值分析相结合的方法,对某选煤厂主洗车间厂房振动问题进行了分析,设计了振动控制方案。     

海洋平台局部振动模态分析

应用有限元分析软件,建立了W12 1上压缩机局部安装平台的有限元模型,并根据压缩机安装平台局部振动响应的周期与压缩机振动周期呈现较强一致性的现场测试结果,对模型进行了合理的简化。利用此有限元模型进行了振动模态分析。结果表明,平台结构的不合理所造成的平台局部刚度不足引起平台模态振动畸变,是引起平台振动过大的主要原因。增加平台横梁刚度和改变平台底部斜撑位置等措施能消除模态振动畸变,有效地抑制平台过大的振动。增加平台横梁刚度抑振措施适合已建平台的改造,而改变平台底部斜撑位置的抑振措施只适合在建平台。     

基于Workbench的齿轮啮合振动分析

齿轮的振动能快速、全面地反映其运转状态,有限元法能更为准确模拟轮齿啮合过程,求解啮合刚度进而研究其振动响应。联合利用Hypermesh和Workbench对啮合齿轮模型进行有限元仿真,得出齿轮啮合时变刚度。利用MATLAB求解齿轮系统动力学模型得到动力学响应。通过机械式封闭功率流试验台对仿真结果进行试验验证。试验结果表明仿真分析得到的结果与试验结果基本相符。利用有限元方法求解啮合刚度进而研究振动响应有更高的可靠性和准确性,为齿轮振动的研究及改善提供方法参考。     

结构动力分析的高精度有限单元法

基于哈密顿变分原理,建立了增加内部自由度的结构动力分析高精度非协调有限元法计算列式,揭示了它与动态有限元法的内在联系;同时,对增加单元结点的高精度动力有限元也进行了评述与讨论.通过实例分析,对高精度动力有限元与常规动力有限元进行了比较.算例表明,与常规有限元相比,常规动态有限元、本文的动态有限元均能给出更好的结果;高阶动力有限元能给出甚至优于动态有限元的计算结果.