叶盘结构受迫振动响应特性和主动失谐技术实验研究

文章开展了失谐叶盘结构受迫振动响应特性及叶片主动失谐技术的实验研究.基于12叶片谐调叶盘结构的叶尖质量调节方法,分别实现了两组典型的叶片随机失谐形式和两组典型的叶片主动失谐形式,在叶片根部施加行波激振力,对随机失谐叶盘结构的受迫响应振动局部化进行了实验研究,并初步验证了叶片主动失谐技术对随机失谐的抑制能力;总结了失谐对叶盘结构受迫振动响应特性的影响规律,实验结果与有限元仿真结果吻合较好.     

叶片随机失谐与叶盘结构共振特性分析

叶片随机失谐对叶盘动力特性具有重要影响,导致叶盘系统模态局部化和受迫响应的急剧增大.文章针对叶片随机失谐,利用Monte Carlo分析方法,研究失谐叶盘结构模态局部化特性以及不同系统频率下的共振响应特性.随机失谐分布采用质量失谐和刚度失谐两种形式,着重分析其对叶片占优系统模态族的局部化程度、相应失谐共振响应及其最大振幅放大因子的影响规律.研究结果表明,失谐对叶盘低阶弯曲模态族的局部化程度影响最大,对应的最大振幅放大因子也相应较大.     

一种可预测全耦合失谐叶盘受迫响应的误差修正方法

基于叶盘部分失谐和叶盘全局失谐的复合模型，提出了一种可预测全耦合失谐叶盘振动响应的误差修正方法。叶盘的部分失谐反映叶盘的局部特征对系统响应的影响，叶盘的全局失谐反映失谐的总体特征，二者结合可以较为准确地描述失谐叶盘的振动规律。根据近似响应所产生的近似激振力与原激振力的比值，设置误差比例系数来修正近似响应。仿真结果表明，叶盘部分失谐和叶盘全局失谐相结合的方法能够较为准确地预计各种耦合强度下的失谐叶盘受迫振动的共振幅值；同时，误差比例系数的引入可进一步提高预测响应的精度。     

汽轮机失谐叶盘局部化振动试验研究

针对汽轮机叶盘系统由于失谐将产生局部化振动问题,搭建了失谐叶盘系统,对不同工况失谐叶盘系统进行固有频率和振型测量。结果表明:随着失谐量增加,叶盘系统的固有频率下降,失谐量越大,频率下降越明显;在节线数时,出现一边的振动失谐变化最明显,振动区域发生改变;在节线数时,在轮盘上的节经线变化明显,发生一定弯曲。因此,在制造汽轮机的叶轮时,应避免应力集中导致叶轮裂纹及损坏,保持轮盘平衡孔数为奇数。     

叶轮机失谐叶片流固耦合颤振高效分析方法

直接流固耦合算法耗时极大,因此传统的失谐叶盘结构系统颤振研究一般将气动力忽略或将其当成小扰动。为了快速、准确分析叶轮机失谐叶片的颤振特性,基于气动力降阶模型提出了一种高效的叶轮机失谐叶片流固耦合分析方法。该方法利用系统辨识技术和一些基本假设来构建叶栅非定常气动力降阶模型,并在状态空间内耦合结构运动方程,得到气动弹性模型,通过改变部分叶片的结构参数来研究失谐对系统流固耦合颤振稳定性的影响。针对STCF 4算例,该方法计算得到的响应结果和直接CFD的结果吻合良好,但计算效率却提高了近2个数量级。运用该方法研究叶排系统的刚度失谐,通过求解气动弹性矩阵的特征值快速获得了系统的稳定性特征。结果表明,刚度失谐可以明显改善系统的颤振稳定性,也会导致模态局部化。失谐方式、失谐量和流固耦合作用对失谐后系统的颤振稳定性都有明显影响。     

随机失谐星载天线振动局部化的统计特性分析

为了研究随机失谐对星载天线结构动力学特性的影响,本文建立了径向肋天线结构的集中参数模型,基于Monte Carlo数值计算方法研究了随机失谐天线的模态局部化与受迫振动响应局部化的统计特性。研究结果表明:失谐强度增大会使结构的各阶共振频率范围变宽,从而使结构发生共振的危险机率增大;失谐强度增大或耦合刚度减小都会使结构的模态局部化程度增大,其中质量失谐对高阶模态振型影响较大,而刚度失谐对低阶模态振型影响较大;失谐限制了天线结构中振动能量的传播,适当增大径向肋间的耦合刚度会使原本限制在少数径向肋上的振动能量均匀传播到所有肋上。     

复杂场涡轮叶盘振动特性可靠性分析

为了研究复杂场多因素对航空发动机涡轮叶盘振动特性及可靠性的影响,考虑温度载荷、离心载荷和气动载荷的共同作用,基于振动理论和有限元技术建立了模态分析数学模型,进行了流-热-固耦合振动特性分析和共振分析,最后采用双重极值响应面法对振动变形及应力进行了可靠性分析。结果表明:考虑多因素耦合作用与不虑考多因素耦合作用,叶盘的固有频率最大相差32. 9%,可靠性概率最大相差3. 46%。     

叶盘结构频率转向特征的量化分析研究

研究叶盘结构频率转向的曲线特征,是预测叶盘结构的失谐敏感性及振动局部化程度的重要前提。文章基于叶盘系统的集中参数模型,分析了频率转向曲线特征参数(频率曲线转向处曲率、频率曲线斜率、两频率曲线转向处最小距离)与叶盘系统结构参数(耦合刚度,轮盘质量)之间的内在联系,仿真研究了频率转向曲线特征参数随叶盘系统结构参数的变化规律。研究结果表明:频率曲线转向处曲率越大(或斜率越大),系统失谐敏感性越大;频率转向曲线间隙处附近的系统模态局部化变化剧烈,该区域模态对结构失谐非常敏感。     

激振力阶次对整体叶盘振动影响分析

基于叶片-轮盘结构的集中质量整体模型,研究不同激振力阶次对循环结构整体叶盘的受迫振动影响.根据机械振动计算与分析方法,建立循环对称结构的整体叶盘振动方程,并应用MATLAB软件对不同激振力阶次下的循环对称结构整体叶盘进行数值模拟,绘制循环对称结构整体叶盘在各激振力阶次下的叶片受迫振动响应特性曲线.结果表明：在叶盘模型所设定的叶片数量、耦合强度、阻尼比条件下,改变激振力阶次对循环对称结构整体叶盘的共振频率产生较小的影响,不同激振力阶次下的共振区间没有发生较大的变化;激振力阶次由低阶向高阶递增,使循环对称结构整体叶盘的振幅依次递减.     

考虑失谐的星载天线结构振动预测控制

为了研究失谐星载天线结构的振动控制,建立了星载天线结构的有限元计算模型;并对结构失谐前后的动力学特性进行了分析;采用预测控制方法,针对失谐前后的结构进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比.仿真结果表明:弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;在由失谐导致模型失配时,预测控制方法对结构振动亦有较好的抑制,而LQR控制方法则引入了激振;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.     

Forced response characteristics of bladed disks with mistuning non-linear friction

Aimed at the difficulty in revealing the vibration localization mechanism of mistuned bladed disks by using simple non-linear model,a mechanical model of the bladed disk with random mistuning of hysteretic dry friction damping was established.Then,the incremental harmonic balance method was used to analyze the effects of the parameters of bladed disks,such as the mistuning strength of dry friction force,coupled strength,viscous damping ratio and friction strength,on the forced response of the bladed disks.T...     

谐调盘片结构在干摩擦阻尼影响下的稳态响应研究

采用动柔度法建立一般的带有B-B型和B-G型两类干摩擦副的谐调盘片结构的动力学模型,并且应用谐波平衡原理进一步得到系统稳态周期响应幅值和相角的非线性代数方程组。最后,通过拟牛顿迭代算法对一个简化的谐调盘片结构数学模型进行数值仿真,给出其频响特性,着重分析干摩擦阻尼的影响作用。     

失调叶片-轮盘系统耦合振动分析

为了研究失调叶片——轮盘系统振动特性,建立了某汽轮机失调叶片——轮盘的三维实体有限元模型,研究了离心力对失调叶片——轮盘系统振动的影响;利用概率分析方法,研究了所有叶片弹性模量在5％误差范围内随机失调叶片——轮盘振动情况．结果表明,离心力对失调叶片——轮盘系统局部化振动有减弱作用;所有叶片弹性模量在5％误差范围的随机失调系统,其固有频率与非失调相差很小,即失调叶盘系统可以按照循环对称结构进行模态分析．     

风力发电机叶片固有振动特性的有限元分析

以一农用风力机叶片为例,应用有限元方法对叶片进行了合理的简化,建立了叶片的振动方程.同时应用大型有限元分析软件AN SY S对其振动进行了分析,考虑了挥舞振动、摆振振动和扭转振动等3种情况,分别计算了实心和空心叶片的前十阶固有频率和振型,且对空心和实心叶片进行了比较.分析了各阶固有频率和振型的特点以及不同形式的振动对叶片的不利影响,分析方法和结果对风力发电机的结构设计和进一步动力分析有一定的参考价值.     

涡轮叶片尾缘针肋的振动特性分析

用三维有限元法对涡轮叶片尾缘针肋进行了模态分析和谐波响应分析，分别给出了形状不同的两种针肋前10阶模态参数，以及在简谐激励下的不同响应，并进行了比较，为针肋的设计和改进，防止结构共振提供了参考．     

香港汀九大桥自振特性测量

香港汀九大桥是一座三塔四索面的特大斜拉桥,结构新颖.为了进行更准确的抗风抗震分析,以及将来桥梁的健康检测,实验测量桥梁的自振特性是必不可少的.根据汀九大桥环境激励(主要是风)下桥振动的加速度传感器数据,利用谱分析方法来确定振型及对应的固有频率,通过半功率带宽法测得阻尼比.振型及对应的固有频率与有限元分析结果基本吻合.     

线性摩擦焊接过程三维热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元方法，建立了线性摩擦焊接过程三维弹塑性有限元计算模型，综合考虑了异种材料线性摩擦焊接成型过程的几何非线性、材料非线性和摩擦界面接触非经性行为，着重分析了摩擦焊接过程中的不同产热机制及转化规律，直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数对线性摩擦焊接过程的焊接参数、物理参量场的变化规律进行了数值模拟，得到了线性摩擦焊接过程中的温度场和应力场变化规律。为整体叶盘线笥摩擦焊接制造技术的发展提供理论基础。