三维叶盘失谐模态分析的摄动降阶方法

针对失谐叶盘结构振动局部化引起的叶盘高周疲劳会对叶片安全性产生不利影响,真实叶盘结构的细节较多、网格划分后的节点数目庞大、模态计算的效率较低等问题,提出了一种摄动降阶方法。将叶盘刚度阵和质量阵分为谐调部分与失谐部分,利用固定界面模态综合法中的坐标降阶转换关系,将已知的原始结构中的失谐部分转换为降阶结构中对应的改变量。通过摄动方法,循环利用谐调模态信息,将失谐叶盘模态的求解转化为失谐矩阵与谐调矩阵的乘积形式,快速计算对应失谐分布下的叶盘固有频率与振型。对Rotor#67压气机叶盘进行计算,结果表明:相对于完整求解方法,摄动降阶算法的频率计算误差低于0.3%,模态位移计算误差小于0.25%;摄动降阶法的模态计算时间最高为常规降阶法的30%,说明在满足工程计算精度的要求下,所提方法能大幅提高失谐叶盘模态的计算效率。     

一端固定一端铰支压杆临界载荷的级数计算方法

探讨细长压杆的临界载荷计算问题。介绍了采用试验计算方法计算压杆临界载荷,针对试验计算方法比较繁琐问题,以一端固定一端铰链连结压杆为研究对象,提出压杆临界载荷计算的级数展开方法,得到了计算压杆临界载荷的实用计算公式。为研究压杆稳定性和计算临界载荷提供了理论依据。     

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.     

直杆动力屈曲及屈曲过程中的应力波效应

在对受轴压直杆动力稳定性定性分析的基础上,完成了两端固定和一端铰支一端固定直杆动态屈曲分析。利用非零解的条件,直接展开含双参数的特征行列式,得到了动力屈曲临界载荷和相应的屈曲模态;进而讨论了杆端受轴向撞击作用时动力屈曲过程中的应力波效应,理论分析预测和我们的撞击实验结果显示出相当好的一致性。     

大跨度空间网格结构节点损伤识别定位

为检测大跨度空间网格结构状况,对大跨度空间网格结构的节点损伤识别定位进行了研究,提出了适用于大跨度空间网格结构节点损伤识别的两步定位法.利用模态曲率变化比进行节点损伤的初定位,识别出损伤节点所在的子结构;以此子结构为研究对象,利用杆端应变模态变化比对节点损伤进行准确定位.以天津奥林匹克中心体育场屋盖结构为计算模型进行了节点损伤识别的定位模拟,结果表明,模态曲率变化比对节点损伤比较敏感,在节点发生较小程度损伤时便能将其所在的子结构准确地定位;杆端应变模态变化比能够准确地识别节点损伤的确切位置;从而验证了节点损伤两步定位法对大跨度空间网格结构的节点损伤识别定位的适用性和有效性.     

含端部弹性约束和铰支约束压杆的稳定性问题研究

弹性压杆在工程中有广泛应用,压杆的失稳问题是压杆失效的重要原因之一,是压杆可靠性优化设计中需要重点关注的问题,临界载荷的计算方法和表达式是数学建模和优化的基础.本文针对含端部弹性约束和铰链支撑约束压杆的临界失稳问题进行探讨,提出了解析分析方法,得到的结果当弹性约束刚度系数分别为无穷大和零时,将分别简化为一端固定一端铰支和两端铰支的压杆临界失稳载荷计算结果,本文的分析方法和结论对含多个弹性约束的压杆失稳问题研究都有一定的参考意义.     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

阶跃载荷作用下弹塑性杆的动力屈曲

对一端夹支、一端固支在阶跃载荷作用下弹塑性杆的动力屈曲进行了理论分析和数值计算.用Matlab对控制方程进行数值求解,给出了临界载荷与临界长度的关系,研究了强化模量对临界屈曲载荷的影响.     

失谐循环周期结构振动模态局部化问题的研究

循环周期结构在很小量失谐时就会出现结构振动模态局部化现象,分析失谐循环周期结构中振动模态局部化具有重要的理论和实际意义,可以为重要子结构振动控制和结构的优化设计提供理论依据。综述了循环周期结构振动模态局部化问题的研究进展,主要集中在振动模态局部化的机理、分析方法和主要结论等,并提出了值得进一步研究的问题。     

压杆稳定中超越方程的计算机解

本文对一端固定,中间支承的细长压杆进行分析,推导出了超越方程。使长度系数μ,采用机算,极易确定。从而可以方便地计算该细长压杆的临界载荷。     

平行机构的失谐动态响应分析

研究目的是建立失谐平行机构虚拟样机模型,并进行失谐动态响应的仿真分析。根据多体系统动力学原理和方法,建立了机构虚拟样机模型,提出了失谐机构建模方法。以平行机构为例进行了动力学仿真,得到平行机构的动力学参数;并进行机构失谐动态响应分析及其随机响应分析。结果表明平行机构存在失谐动态响应现象,并且失谐动态响应为随机分布。提出的方法计算成本低、精度较高,为失谐机构设计分析提供了一种新的分析方法。     

球头铣刀刀刃曲线的光滑设计

按球头铣刀的平面刀刃曲线的定义,基于球头刀刃与特种回转面形刀体上的螺旋刃在交点处应满足一阶连续的条件,建立了球头刀刃曲线的几何模型．在该几何模型的求解过程中,截球头平面及刀体与球头的相对位置被完全定义．最后本文给出了计算实例．     

一种等效的三边形杆件单元

基于有限元思想,根据三节点三角形单元与三角形平面杆件单元在受到同样荷载列向量的条件下位移等效原则,构造出一种更为简单适用的等效三角形杆件单元,使二维结构用一维单元进行分析.由于单元的推导不是根据微元体单元应力、应变等效,而是从节点位移等效的这一思路出发,使得本研究单元较以前的等效铰结桁架单元可以满足结构有限元划分单元时对矩形单元的要求.同时截面计算公式中包含了泊松比这一体现材料特性的参数,因而公式更加具有普遍意义.运用本研究方法对钢筋混凝土简支梁及悬臂梁进行计算分析,并将其计算结果与ANSYS计算结果进行比较.研究结果表明,本研究所推导的等效三边形杆件单元计算精度良好,计算结果可靠,可以满足工程应用需要.     

一种柔顺5杆机构的运动原理分析

利用柔顺结构和压电叠层元件的优点,在分析常见柔顺机构的基础上,提出一种压电驱动的柔顺5杆机构。研究该机构各部件的位移输出特性,得到5杆机构顶端的椭圆运动轨迹方程;通过搭建振动位移测试系统,测得该5杆机构顶端的振动位移曲线,验证该柔顺5杆机构可用于精密位移致动器的设计。     

大直径周边切口试件的冲击拉伸试验系统的弹塑性有限元分析

为在旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置上更好地实施起裂止裂试验 ,对采用直径大于杆径的周边切口试件的动态断裂试验系统进行了弹塑性有限元动力学分析 .结果表明 ,尽管试件端面的应力场和位移场是非均匀的 ,但对于深裂纹大直径试件 ,围道J积分仍是守恒的 ,J积分仍可作为裂纹尖端的表征参量 ,且Rice远场J积分公式仍可推广应用 ,但必须对由一维试验原理所得到的试件两端的平均相对位移和载荷进行修正 .为此 ,提出了一种有效的相应修正方法 ,由此得到的远场J积分与动态围道J积分吻合得很好     

基于激励阶次的失谐叶盘振动响应局部化研究

为了评估不同激励阶次和不同失谐标准差对叶盘系统结构振动的局部化影响,针对航空发动机压气机叶盘系统有限元模型,考虑榫槽和榫头的非线性接触,采用子结构模态综合法,通过引入相对振动局部化因子,研究了在不同激励阶次下的谐调和失谐两种情况下叶盘系统振动响应,分析不同失谐标准差下失谐叶盘系统的振动响应局部化特性,讨论了激励阶次对失谐叶盘系统位移和应变能的影响规律.结果表明,激励阶次对失谐叶盘系统频率、位移和应变能分布影响显著,随着激励阶次的增加,相对局部化因子呈现先增大再减小的趋势.     

干摩擦阻尼结构对失谐叶盘振动局部化的约束作用

为了研究干摩擦阻尼结构对失谐叶盘系统振动局部化的影响,采用能够复现局部微动滑移特征的三维微滑移干摩擦模型和抗混叠时频域融合算法,对含干摩擦阻尼结构的失谐叶盘系统进行了强迫振动的计算模拟。比较了考虑围带处干摩擦阻尼和未考虑干摩擦阻尼时叶片振动响应的变化及局部化因子的大小,并研究了干摩擦阻尼参数在失谐叶盘系统减振控制中的影响规律。计算结果表明:干摩擦阻尼结构可降低失谐叶盘系统振动响应的局部化程度,叶片间的摩擦约束力完全不同,每支叶片所对应的最优初始正压力及最优摩擦系数均不相同。由于干摩擦阻尼结构对失谐叶盘中每支叶片的减振效果存在差异,在进行失谐叶盘系统减振设计时需考虑摩擦控制参数与各个叶片之间的匹配问题。     

萨尔图油田辫状河储层三维层次建模

提出了辫状河储层精细建模的层次建模思路,根据辫状河储层的层次性,首先建立辫状河道与坝的分布;其次建立辫状河道内部河床与废弃河道分布,以及坝内部坝核与坝顶的分布;最后建立河床、坝核、坝顶结构内部的泥质夹层分布。建模时不同层次储层之间互为约束,较好地反映了不同层次储层之间内在联系和分布规律。以大庆萨尔图油田P13 小层辫状河储层为例,逐层次建立了不同储层结构的三维空间分布,模拟结果很好体现了不同层次储层形态以及分布特征,具备较高的精度,能够应用于油田生产。