液压缸非线性刚度约束下的换能器振动特性及控制

根据静液式减速带振动能量回收装置的能量收集需求,提出了一种基于液压缸的换能器.对换能器液压缸的非线性刚度特性进行了分析,并得到换能器液压缸等效刚度与活塞位置之间的变化曲线.针对动态特性影响下的换能器的振动问题,建立了一种液压缸非线性刚度约束下的换能器振动模型,并采用平均法求得系统的幅频响应,分析了换能器液压缸非线性刚度、液压缸无杆腔活塞初始位移、换能器系统所受到的外激励幅值对换能器液压缸系统幅频特性的影响.同时,基于李雅普诺夫判别法对换能器系统进行反馈控制研究,分析了控制前后振动速度与位移的关系.结果表明：该反馈控制器是有效的,反馈控制的加入可以减少剧烈振动现象的发生,提高了系统的稳定性.     

轴流式叶片的流固耦合振动特性分析

采用流固耦合技术，求解流体与固体的耦合方程，对轴流式叶片进行了振动特性分析，分别计算了叶片在空气中和水中的固有频率；并比较了轴流式叶片在空气中与水中固有频率的变化，分析了叶片在水中的振型。结果表明，叶片在水中的各阶固有频率较其在空气中均有所降低，且其降低程度具有非线性的特点。通过对轴流式叶片在水中八阶模态图的分析，表明了轴流式叶片外部靠近出水边的地方较为敏感。     

计算旋转叶片动态频率的一种新方法

针对旋转叶片的结构和工作特点,基于旋转态下的悬臂梁理论,建立了考虑叶片离心力作用的动力学方程.采用梁函数法推导了在变转速状态下悬臂梁频率的解析表达式,进而确定了叶片在离心力作用下的固有频率随转速的变化规律,获得了叶片动频率、静频率与转速之间的关系,得到了一种新的叶片动频系数公式.最后,采用解析法和经验公式法分别计算某叶片的前三阶动频,结果表明该方法的合理性.     

旋转对风力涡轮叶片边界层的影响

基于经典二维叶素理论的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法,在高风速（高能量输出）工况下得到的功率输出值通常小于实测值,即存在三维失速延迟现象。通过分析旋转对风力涡轮叶片边界层的影响,揭示产生这种失速延迟现象的物理机理。并在相同的运行条件下,比较二维工况与三维旋转工况下边界层各关键参数的差别,从而得到由于旋转的影响,边界层中气流分离点位置延迟以及动力输出增加等重要结论。     

裂纹参数对汽轮机叶片振动特性影响研究

为了建立叶片裂纹参数同叶尖振动幅值、频率特征值之间的对应关系,首先分析了裂纹长度变化引起的悬臂梁叶片频率转向和振型转化现象,其次采用接触裂纹有限元模型,讨论了转速对裂纹叶片非线性特性的影响,最后分析了裂纹深度与位移响应值的关系;在此基础上,分析了两种不同实际汽轮机叶片模型,讨论了裂纹深度变化引起的动频、瞬态位移响应等动力学响应的变化规律。研究结果表明:裂纹长度增大会使加悬臂梁叶片出现明显的频率转向、振型转换现象,对于实际汽轮机叶片振型转换现象不明显;随转速增大,裂纹会由不断开合状态转化为持续张开状态;变截面扭转叶片会出现特有的双响应峰现象。     

覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性及其影响因素分析

为探究覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性,分析温度、湿度、风速、运行时间四个因素对覆冰叶片振动特性的影响,以1:12.5建立的实体风力机模型为研究对象,搭建旋转风力机叶片覆冰振动测试试验台,设计四因素三水平正交试验,采用环境激励(风激励)和多点拾振的方法进行模态测试。试验研究了不同覆冰状态下旋转风力机叶片的振动特性及其变化规律;以最大振动频率为评价指标,分析四个因素对覆冰风力机叶片振动特性的影响。结果表明:相同覆冰条件下,覆冰厚度不变,旋转风力机叶片振动频率由叶尖至叶根逐渐减小;覆冰位置不变,覆冰厚度增加,旋转风力机叶片振动频率逐渐降低;旋转风力机叶片运行环境温度和湿度变化对其振动频率的影响较大。为进一步分析覆冰条件下旋转风力机叶片的位移响应和振型变化,建立了风力机三维模型,利用ANSYS软件对其进行谐响应分析,分析结果显示不同覆冰状态下叶片振型变化无明显差异,覆冰厚度增加,叶片位移响应值明显增大。研究结果可为覆冰条件下风力机运维策略选择及叶片覆冰安全监测提供理论参考。     

壳板叶片的固有特性分析

提出一种计算壳板叶片固有特性的解析方法.将叶片简化成固定在轮盘上的悬臂开口薄壁圆柱壳,采用将已知的轴向悬臂梁的振型函数代入壳板的振型变分方程降为另一方向的常微分方程的方法,解此常微分方程可以求得叶片的静频、动频以及相应的振型函数,并与有限元结果进行了比较.结果表明:提出的求解方法具有较好的计算精度.利用求得的固有频率和振型函数可以进一步研究单叶片或组合叶片的非线性振动特性以及疲劳寿命.     

航空发动机压气机叶片的非线性振动问题

本文研究了航空发动机压气机叶片的非线性振动问题．将叶片简化为功能梯度材料的悬臂薄壁梁,因为是稳态气流,利用一阶活塞理论来计算气动力．考虑几何大变形的影响,利用Hamilton原理建立了叶片的非线性偏微分运动方程．运用Galerkin方法对方程进行一阶离散得到常微分控制方程．考虑1：1：1内共振情况,利用高阶多尺度法对控制方程进行摄动分析．基于平均方程,通过数值仿真模拟不同气流流速下旋转叶片的动态响应,得到相图、波形图和频谱图．结果表明：气流流速对系统动力学特性有重要影响,随着气流流速的增加,系统会呈现倍周期运动、周期运动、混沌运动等多种复杂动力学行为．     

裂纹和刚度失谐对叶盘结构振动特性的影响

为区分裂纹和刚度失谐两种不同失谐情况对叶盘振动的影响,本文采用有限元方法,以真实的整体涡轮叶盘为基础,分别建立谐调叶盘和1%,3%和5%失谐强度以及1 mm,3 mm和5 mm裂纹深度下的叶盘模型,并对其进行模态分析和谐响应分析。得出结论如下:刚度随机失谐和叶片裂纹均能导致叶盘结构振动局部化;刚度随机失谐导致叶盘结构的共振频率范围增大,而叶片裂纹对其共振影响较小;裂纹叶片的振动方向同其相邻叶片的振动方向相反。     

风机叶片根部连接螺栓的弯曲疲劳试验研究

在叶轮旋转过程中,位于风机叶片根部用于紧固的连接螺栓因受到周期性的弯曲应力而容易疲劳.弯曲疲劳是造成螺栓松弛、损伤甚至断裂的重要原因.本研究以某风电厂2 MW风机高强连接螺栓为研究对象,利用PQ1-6弯曲疲劳试验机开展螺栓试样的旋转弯曲试验研究;通过宏观分析、化学成分分析、显微组织检测及扫描电子显微镜断口微观分析等方法,探究试验过程中螺栓材料的组织演变规律,研究螺栓失效的微观机理及其疲劳损伤的发展过程.结果 表明:在250 N的负荷下螺栓的旋转弯曲疲劳寿命为76200周次;由旋转弯曲疲劳载荷引起的螺栓试样组织演变和疲劳损伤累积呈全域性分布特点,并在螺栓试样材料的不同部位形成了疲劳影响带,且其距离断口越近材料组织的疲劳损伤程度越大;疲劳损伤带由表及里向试样内部扩展;断口处疲劳裂纹从试样表面开始萌生,断裂机理为韧性断裂;螺栓材料中的夹杂物加剧了弯曲疲劳裂纹的集中和扩展,进一步缩短了螺栓的疲劳寿命.     

风力机桨叶的振动研究

分析了水平轴风力机转子桨叶所受的外力和外力矩,给出了桨叶的动力学模型,并推导出桨叶俯仰振动、扭转振动和摆动振动方程及相应的一阶振动固有频率。探讨了有关参数对三个方向振动固有频率的影响。对风力机桨叶的设计计算提供了动力学依据。     

柯氏力对桨叶旋转面振动固有频率的影响

本文用有限元法分析了柯氏力对桨叶旋转面固有振动频率的影响.文中提出有效的计算方法,与不考虑柯氏力的情况相比,虽然方程阶数提高一倍,但基本不增加对计算机容量的要求.最后给出数值结果.     

凸肩叶片的振动响应

使用弹性薄板理论建立带凸肩三叶片相互耦合的振动微分方程,经模态正交获得相互耦合的叶片振动响应方程,并使用Runge-Kutta法进行数值分析.凸肩叶片的振动响应主要取决于整体的固有频率、激振频率、激振力大小等因素,凸肩使各叶片相互作用,叶片整体的刚度增大.结果表明,叶片的固有频率由于受凸肩的作用而增大,叶片的振动响应呈拍状,包含相邻叶片的影响,凸肩可降低叶片的振动响应.受凸肩的影响,叶片整体的固有频率随着相互作用的叶片数增多而增大,凸肩叶片整体共振时的响应降低,叶片使用的安全性提高.     

薄壁圆柱壳旋转波动振动分析

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼的情况下,用复分析的方法研究了旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的线性波动振动.研究结果表明,使用复分析方法可以很好地求解圆柱壳的旋转波动振动问题.解的前行波、后行波实部为零可用来确定产生共振的频率及转速,而虚部可确定响应值大小.旋转的薄壁圆柱壳在线性振动时,有两个共振频率.波动共振响应曲线为拍,其幅值大小与波动模态阻尼比有关,一般后行波响应幅值要大于前行波响应幅值.     

旋转厚圆柱壳振动特性分析

为研究旋转厚圆柱壳的动力特性 ,采用九结点退化壳体单元有限元法 ,对于壳体达到平衡位置以前的状态 ,采用非线性板壳理论求解 ,然后采用线性理论研究圆柱壳的动力特性。模型中考虑了科氏加速度 ,离心力 ,初应力的影响。分析结果显示旋转厚圆柱壳具有复杂的三维模态 ,旋转速度对不同模态的固有频率的影响不同。该研究为高速离心机、航空发动机等旋转机械中的圆柱壳结构的设计和故障诊断提供了理论依据和分析方法     

复合材料薄壁梁模态的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对三闭室复合材料箱型薄壁梁以及复合材料翼型截面薄壁梁进行了模态分析.首先建立了复合材料薄壁梁的有限元模型,然后对这2种不同截面形状的薄壁梁分别进行了模态计算,讨论了铺层角度、长高比、宽高比对三闭室复合材料薄壁箱型梁的模态振型及固有频率的影响,并讨论了铺层角度、长度、铺层数对复合材料薄壁翼型梁的模态振型及固有频率的影响.     

气轮机叶片振动响应的数值分析

求解叶片强迫振动方程的难点在于定量确定叶片的激振力和选用合适的计算模型·针对这一问题,应用薄壳理论,建立了气轮机叶片的应变 位移非线性关系,给出了激振力的形式;应用虚功原理得到了带有较大弯曲和扭转变形的叶片受迫振动方程,再应用振型迭加法求出叶片的振动响应方程,得到了叶片的共振响应条件·结合具体算例,分析了叶片的振动响应及共振响应,结果表明,气轮机叶片振动响应主要取决于叶片固有频率、振动模态、激振频率、激振力(谐波分量)等因素,叶片的非共振响应曲线为拍,当固有频率ω、激振力频率ωe和激振力沿叶片周向移动的角速度ωN间的关系为ω=ωe=nωN(n=1,2,…,∞)时,叶片发生共振·     

基于RPC机制与ARX技术的旋转壳振动仿真

针对旋转壳振动仿真中模态迭加过程存在并行性的特点，采用基于RPC（Remote Procedure Call)通信机制的分布式计算来提高仿真的实时性，对于仿真的动画播放和后处理视算显示，则采用ARX（AutoCAD)Runtime eXtension)技术，这样不仅减轻了系统开发的负担，而且可以与MFC实现无缝连接，简述了旋转壳振动仿真的依据和原理，着重讨论了系统的总体结构和基于RPC机制与ARX技术的实现。     

具有横向裂纹转轴弯曲刚度计算的边界元法

转轴上产生横向裂纹后,局部刚度削弱,柔度增加.旋转时,裂纹截面所受合力与开口方向之间的夹角不断变化,引起裂纹的开闭效应,裂纹附近局部柔度也随之发生变化.本文采用边界元法计算不同裂纹开口方向的柔度,并得到转轴弯曲刚度增量△k 随裂纹开口方向变化的曲线及其前五次简谐分量的系数.它是裂纹转子轴承系统动力特性理论研究的基础。     

阻尼叶片振动特性的优化研究

为了把“接触器端面正压力存在一个可使得响应最小的最佳值“的理论变为实际可行的操作,通过将最优化理论与阻尼叶片动力特性计算相结合,运用鲍威尔惩罚函数法,以系统在不同激振频率下叶顶响应位移的最大值为目标函数,通过调整相邻阻尼器之间的间隙和安装位置,以及阻尼器的结构尺寸如直径、厚度、宽度和位置等系统结构参数,使系统具有优良的动力特性,并结合某厂的900等级叶片进行了具体的优化研究。研究结果表明,优化后叶片振动响应从0．3631mm降低到0.0857mm,,使叶片获得了最优的振动特性,提高了振动安全性。