考虑温度影响的气膜阻尼结构抑振率分析

气膜阻尼能够有效抑制航空发动机叶片的多阶振动，且具有结构简单、附加质量小等优点。针对带气膜阻尼平板结构，建立了带气膜阻尼平板振动模型，推导出考虑温度影响的抑振率表达式；采用有限元法，研究了均匀温度场和非均匀温度场对气膜阻尼结构抑振率的影响。结果表明：(1)无论是在均匀温度场还是非均匀温度场下，带气膜阻尼平板均表现出较高的抑振率；在两种温度场下，平板温度由20℃增加至600℃,带气膜阻尼平板抑振率增幅均不超过10%。(2)气膜内气体温度由室温20℃增加到600℃时，带气膜阻尼平板抑振率增幅变化不超过4%,气膜内气体随温度变化对带气膜阻尼平板抑振率影响较小，可适用于不同温度环境。(3)当平板振动为二扭振型时，气膜阻尼结构抑振效果不仅大幅下降，而且吸振薄板的振动会加剧平板本身的振动，且在不同温度梯度下都可能出现。     

BNES对转子系统扭转振动抑制的理论和试验研究

为了抑制转子系统的扭转振动，提出了一种双稳态非线性能量阱(bi-stable nonlinear energy sink, BNES).首先介绍了BNES的结构和工作原理，在此基础上建立了转子-BNES耦合系统的动力学方程.然后利用数值计算方法，对BNES在瞬态和稳态激励下的振动抑制能力进行了研究，并与相同转动惯量的线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber, LDVA)进行了对比.最后，搭建测试平台，试验验证了BNES对转子系统扭转振动抑制的能力.研究结果表明，该BNES对转子系统的瞬态响应以及稳态响应具有良好的振动抑制效果；在给定的参数下，BNES的振动抑制能力优于LDVA.     

GNES和LDVA在转子系统振动抑制中的性能比较

为了抑制各向异性转子系统的横向振动,设计了一种接地式非线性能量阱(grounded nonlinear energy sink, GNES)和一种线性吸振器(linear dynamic vibration absorber, LDVA).首先介绍了GNES的结构、工作原理及一些固有特性;然后分别建立GNES和LDVA与转子系统组成的耦合系统的动力学模型;最后,采用数值法分析了两种吸振装置的抑振效果.结果表明,在给定参数下,GNES的抑振性能优于LDVA.     

汽轮发电机组轴系磁阻尼器抑振方案优选计算分析

采用有限元与轴承及磁阻尼器动特性线性简化模型建立大型汽轮机转子系统不平衡振动响应计算模型；选择典型不平衡状态，采用多种磁阻尼器布置方案对ＢＢＣ公司汽轮发电机组轴系振动的抑振效果进行分析对比优选，结果表明在中压转子段采用大阻尼参数磁阻尼器抑振效果最佳。     

张力弦-永磁动力吸振器理论及试验研究

为了实现转子系统振动抑制,设计了一种适用于旋转机械的张力弦-永磁刚度动力吸振器.利用张力弦结构的拉力-刚度可调特性,实现吸振器的频率可调;又引入永久磁铁构成的刚度机构,使得吸振器整体结构与转子系统相互分离.对转子-动力吸振器系统进行动力学建模和仿真分析,研究了吸振器的工作特性,又进行试验研究证明理论研究的正确性.研究结果表明,该吸振器可以达到转子系统振动抑制的效果,在永磁刚度机构磁铁间距小时吸振器效果好且更加稳定.     

考虑不对中-不平衡耦合故障影响下的转子系统振动抑制研究

不对中-不平衡耦合故障是旋转机械中典型的耦合故障,极易引起转子系统的大幅振动,对其运行安全性和平稳性造成不利影响。为了有效规避大幅振动的发生,利用非线性能量阱(NES)的定向能量转移策略和宽频减振优势,对不对中-不平衡耦合故障影响下的转子系统振动抑制进行研究。通过质量集中法构建了转子系统,将转子系统与不平衡、不对中故障耦合,然后使用TMD与NES两种吸振器对该耦合系统进行振动抑制,然后推导出了含吸振器的耦合转子系统的运动方程,使用Matlab求出了数值仿真解,发现吸振器的安装位置以及结构参数对减振效果有很大影响,然后比较了两种吸振器的振动抑制效果,结果表明NES吸振器有更好的振动抑制效果。     

海洋立管涡激振动抑振-俘能装置试验研究

设计了一种海洋立管涡激振动涡轮式抑振-俘能装置,并在波-流联合水槽中对3种不同覆盖率的抑振-俘能装置进行试验研究。通过变化外流流速与装置覆盖率,分析立管的位移均方根、抑振效率、发电量等参数,揭示不同流速与不同覆盖率对装置抑振效率及俘能效率的影响;结合装置发电效率和抑振效率,探索俘能与涡激振动抑制之间的耦合作用机理。研究结果表明：涡轮式抑振-俘能装置可以有效降低立管的振动幅值,在试验约化速度范围内的整体抑振效率高于60%,最大抑振效率可达97.13%;当约化速度满足装置俘能发电的最低限值后,发电量随着约化速度的增加稳步提升;抑振效率对于覆盖率的敏感度较低,抑振-俘能装置的发电效率受约化速度影响较大,在高约化速度下装置不仅可有效抑制涡激振动,还能够达到理想的发电效率,电量最大值时的抑振效率为81.85%。     

喷射或抽取气流抑制叶顶密封气流激振的实验研究

针对汽轮机叶片振动导致叶片断裂的问题,提出用喷射或抽取气流的方法来抑制叶顶密封气流激振。在叶片顶部密封装置上设计了带倾角的气流口,用于喷射和抽取气流。实验研究了在叶片顶部喷射或抽取气流对叶片振动的影响。当倾角小于30°时,在叶片顶部喷射气流加剧叶片振动;当倾角大于40°时,喷射气流明显地抑制了叶片振动,叶片振动量随着喷气压力的增加而减小,最低可减至初始振动量的81%。从叶片顶部抽取气流能够减小叶片振动10%以上;对于普通叶片,当抽气口采用正倾角时抽取气流抑制叶片振动的能力比采用负倾角时大;对于带冠叶片,抽取气流抑制叶片振动效果更好,减振能力可达23%,且叶冠宽度较大时减振效果更稳定。     

惯容超材料扭振隔振器理论和试验研究

针对目前超材料结构在低频抑振时质量和体积过大的问题，提出了惯容超材料扭振隔振器.首先设计了惯容超材料隔振器的具体结构，并分析了其相对于传统超材料隔振器的优点.其次分析了中介轮传动机制，在建立惯容超材料隔振器动力学方程的基础上，得出了惯容超材料隔振器能带结构图与超材料隔振系统传输曲线，并进一步探究从动金属盘直径及单胞数对惯容超材料隔振器抑振效果的影响，通过试验对所设计惯容超材料隔振器进行了扭振抑制的效果验证.结果表明，所设计惯容超材料隔振器最大振动衰减可达-60 dB,能够有效地抑制转子系统的低频扭转振动，从而满足实际工程需要.     

转子--电磁动力吸振器系统的非线性控制

用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。但是，当系统受到外部激励时，系统可能处于大幅度运动状态，致使转子与吸振器相接触而失控，因而对这类系统采用非线性控制便显得十分必要。在对转子-电磁动力吸振器实行线性控制的基础上，采用非线性补偿控制。数字仿真结果表明，非线性补偿控制可使转子-电磁动力吸振器达到更好的控制效果。     

转子涡动对涡轮叶片非接触式应力测量精度的影响研究

利用叶尖计时（BTT）技术进行涡轮叶片健康监测时，为了获得叶片的真实应力状态和保证测量的高精度要求，本文考虑了转子涡动对叶片非接触式应力测量（NSMS）精度的影响。首先推导了考虑转子涡动的叶片振动提取算法;并通过建立叶片振动有限元模型，模拟了转子不平衡作用下叶片-转子系统的动力学性能。通过对比考虑涡动和不考虑涡动两种算法提取的叶片振动，得到：不考虑转子涡动时，叶尖振动位移幅值为10μm，速度幅值为1.5 m/s考虑涡动时，叶尖振动位移幅值为6μm，速度幅值为1 m/s。结果表明：不考虑转子涡动时，得到的叶尖振动将会偏大，进而使得计算应力大于实际值，不能表达叶片运转过程中的真实应力状态。本文的研究可为提高涡轮叶片NSMS精度提供依据。     

双磁流变阻尼器对转子系统振动抑制实验研究

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大问题，搭建双磁流变阻尼器转子实验台模拟试车过程。在不改变转子原有支撑形式的情况下，于转轴两端分别安装一台自主设计的磁流变阻尼器，并提出一种基于转速的双阻尼器开关控制策略，通过实验对比研究了不同数量阻尼器及阻尼器位于不同位置时对转子系统振动的影响规律。实验结果表明，单阻尼器作用可抑制转子振动58.70%，而双阻尼器抑制转子振动可达72.77%；随着阻尼器距离转盘中心距离不断缩小，振动幅值随之减小，振动降幅最大可达84.10%。     

风扇叶片外物撞击瞬间转子振动响应分析

为研究风扇叶片外物撞击对转子振动的影响,参照某发动机设计搭建了风扇转子试验器,并结合有限元计算和锤击法试验获得了叶片的动静频,开展撞击位置、风扇转速等因素对转子振动特性影响试验。结果表明:风扇叶片遭遇外物撞击瞬间,转子振动频谱中叶片动频附近频率成分幅值变化明显;相比转子轴向位置振动,径向位置振动对外物撞击的响应很敏感且幅值变化明显;随着风扇转速升高,转子振动中叶片动频成分幅值会增大,而转子振动幅值并不一定会增大,振动幅值与撞击叶片编号、撞击位置等因素密切相关。     

船舶垂荡运动下转子-隔振系统的非线性动力学分析

为了分析船舶垂荡运动下,气囊-浮筏隔振装置耦合转子系统的运动规律,建立了船体垂荡作用下具有气囊-浮筏隔振装置的转子-轴承系统动力学模型。采用数值方法对系统的稳态响应进行仿真计算,讨论了转子系统随转速变化的非线性动力学特性,以及气囊-浮筏隔振装置对转子系统振动的抑制效果。结果表明：随着转子转速的增加,转子系统的动力学响应出现拟周期、多分支拟周期以及混沌等复杂的非线性动力学现象。在较宽的转速范围内,气囊-浮筏隔振装置能够有效抑制转子系统的振动,并能滞后和限制转子进入混沌状态。     

基于光纤技术的叶端定时传感器

叶端定时测量是一种新型的在线实时测量叶片振动的有效方法，激光光纤叶端定时传感器是整个测试系统设计的关键，该文研究了叶端定时测量方法，并对应用于高速旋转汽轮机叶片振动在线实时监测的光叶端定时传感器进行了设计研究和试验，研究了一个具有高分辨、大频宽和高信噪比的激光光纤传感器的设计方案，并且得到了实验室验证。     

某型燃气轮机一体化叶盘转子系统动力学特性

以某型燃气轮机转子系统为研究对象,建立了叶盘转子一体化模型,通过子结构法与整体法所求静频结果的比较,验证了子结构法分析计算过程的准确性和高效性.应用子结构法,考虑离心应力的作用,求解了一体化叶盘转子系统在工作转速下的动频,并与传递矩阵法的计算结果进行了比较,分析了叶片对整体模态的影响.建立了不同展弦比下叶盘系统的模型,探讨了在定宽度和定长度情况下,不同叶片展弦比对系统模态的影响变化规律.研究结果表明:考虑叶片对一体化叶盘转子系统离心刚化的作用,使得研究结果更加接近工程实际,叶片展弦比对系统的振动特性存在较大的影响.研究为某型燃气轮机转子的动力学设计提供了理论依据.     

水平盘旋转子参数对滚动轴承系统非线性振动影响

以双盘转子-滚动轴承系统为模型,利用有限元法建立了动力学方程,并以数值方法为手段得到转子系统振动响应,分析了机动载荷、偏心对转子系统非线性振动及分岔特性的影响,为研究更加符合实际的复杂工况耦合故障的转子动力学系统提供理论指导.研究结果表明:在水平盘旋机动飞行下,在二倍临界转速附近系统产生丰富的非线性动力学现象;随着机动载荷的增加,主共振转速提高,并且在转速区间内系统的振动形式更多趋于稳定的单周期运动.水平盘旋下,转子系统不仅能发生1/2亚谐共振,在某些参数下还产生了一些低频振动.     

柔性旋转带冠叶片的非线性动力学特征

本文研究柔性旋转带冠叶片的接触振动问题．应用Frobenius方法计算旋转带冠叶片横向振动的动频和模态函数,并给出了模态函数正交性的证明．提出了利用叶片的弯曲动刚度描述的等效接触刚度来确定相邻旋转叶片接触刚度的方法,在此基础上,采用Galerkin截断将叶片的偏微分运动微分方程离散为常微分方程描述的旋转带冠叶片的分段线性动力系统．然后应用平均法,计算了旋转带冠叶片在尾流激励下的主共振响应,并分析当相邻叶冠间隙、尾流激励力幅值、叶片厚度和长度作为可调参数时系统的动力学响应与非线性行为,揭示了旋转带冠叶片的碰撞振动机理以及叶冠结构参数与叶片振动抑制之间的关系．     

无自动倾斜器旋翼分析

桨盘上的非定常气动力、旋翼-机身之间的相互干扰导致直升机在飞行的过程中遭受到过多的振动。长时间高水平的振动会降低直升机的整体性能,减少直升机动力系统的结构寿命。建立了刚性常规旋翼的配平模型,并对无自动倾斜器旋翼的基准设计和优化设计方案进行了耦合配平仿真分析。在此基础之上,以黑鹰UH—60的机身为研究对象,对其进行了强迫振动响应分析。分析结果表明,随着前进比的增加,桨叶总距和周期变距的绝对值增加;桨盘入流先减小后增加;作用在直升机桨毂上的载荷幅值有所增大;经过优化设计后的无自动倾斜器旋翼在一定程度上降低了桨毂载荷。