航空发动机叶片“频率转向”特性研究

针对航空发动机叶片的结构和运行特点,基于薄板弯曲理论,采用梁函数组合法推导了在变转速状态下悬臂板频率和振型的解析解一般表达式,研究了叶片在离心力作用下的"频率转向"特性和模态振型的变化规律,分析叶片展弦比对"频率转向"特性和模态振型的影响规律,较为详细地讨论了在"动频交叉点"叶片的模态振型.仿真结果表明,在叶片的动频曲线相交点处,相同厚度、相同长度的叶片,展弦比较大叶片的动频曲线交点对应的转速和频率较大;孤立的弯曲模态、扭转模态不会与其它模态耦合而导致频率转向.     

基于等强度梁的光纤光栅测试系统的性能分析

以悬臂等强度梁为研究对象,用成熟且具有高可靠性的传统应变片测试系统和先进的光纤光栅测试系统,对等强度梁相应测点处的静态应变和动态应变进行了测量.通过以应变片测量为基准的实验分析方法,明确光纤光栅测试系统在应变测量方面具有和应变片相同的可靠性和准确性,为今后将光纤光栅测试系统引入高速旋转机械的在线监测打下了基础.     

气流激振力作用下转子的非线性特性研究

建立汽轮机低压转子系统的动力学模型,利用数值积分法和Poincare映射法对其进行非线性特性研究,得出转子系统的分岔图、Poincare映射图和最大Lyapunov指数图.分析随转速变化和径向密封间隙对转子动力学行为的影响.结果表明：在转速变化时,系统经过周期运动后进入混沌状态,最后又回到一周期状态.在径向密封间隙变化时,转子经概周期运动后进入混沌状态.     

光栅测量汽轮机叶片频率的试验研究

利用光纤Bragg光栅(FBG)来测量汽轮机叶片的模态频率.在无约束条件下,FBG测得叶片4阶模态频率分别为1 005.00、2 048.00、2 297.25和2 786.00 Hz.当叶片受约束时,FBG测得叶片3阶模态频率分别为921.50、1 482.00和2 454.75 Hz.为分析FBG测量结果的可靠性,采用加速度传感器(AT)进行对比测量,在无约束条件下其结果分别为1 005.00、2 048.00、2 297.00和2 786.00 Hz;在有约束条件下,其结果分别为917.00、1 480.75和2 454.25 Hz.结果表明,FBG和AT对叶片模态频率的测量结果十分吻合.通过研究FBG的解调和波分复用方式,实现两个FBG对叶片进行同时测量.因此FBG可组成传感网络,进行多点测量,用于汽轮机叶栅频率的测量.通过实现进入FBG和出射的光路非接触耦合方式,FBG可用于旋转部件的测量和叶片的动频测量.     

光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的试验研究

利用光纤Bragg光栅（FBG）来测量汽轮机叶片的模态频率．在无约束条件下,FBG测得叶片4阶模态频率分别为1005．00、2048．00、2297．25和2786．00Hz．当叶片受约束时,FBG测得叶片3阶模态频率分别为921．50、1482．00和2454．75Hz．为分析FBG测量结果的可靠性,采用加速度传感器（AT）进行对比测量,在无约束条件下其结果分别为1005．00、2048．00、2297．00和2786．00Hz;在有约束条件下,其结果分别为917．00、1480．75和2454．25Hz．结果表明,FBG和AT对叶片模态频率的测量结果十分吻合．通过研究FBG的解调和波分复用方式,实现两个FBG对叶片进行同时测量．因此FBG可组成传感网络,进行多点测量,用于汽轮机叶栅频率的测量．通过实现进入FBG和出射的光路非接触耦合方式,FBG可用于旋转部件的测量和叶片的动频测量．     

光纤布拉格光栅的横向效应研究

光纤布拉格光栅FBG测量应变是基于光纤轴线方向的应变响应，但在复杂应力状态下，当应变主方向与光纤轴向有一定角度时，光纤的应变响应就存在误差。采用电阻应变片横向效应系数的测量装置，得到单向应变场，验证了光栅横向应变效应的存在。光纤光栅的横向效应系数比应变片的横向效应系数要小，在某些情况下可以忽略，但是在复杂应力状态下，必须考虑其横向效应的影响。     

非线性轴承-转子系统的不平衡响应分析

由于轴承转子系统支承油膜非线性恢复力的作用，使得作用在轴承上的转子的不平衡响应行为比较复杂，用修正的短轴承理论模型对一个实际的轴承转子进行了动力学分析计算，得出了在一定的不平衡下，各种转速的不平衡响应，特别是计算出了半频和倍频出现的分叉点，计算结果表明，轴承－转子系统的半频涡动分叉点与转子转速，转子上所受载荷和不平衡大小均有关系。     

涡轮机支承动刚度及其对转子临界转速的影响

为了避免机组在运行中发生剧烈的振动,在设计中必须正确地确定转子的临界转速。实践证明,转子支承的动刚度和油膜刚度对转子的临界转速有较大影响。通常,电站汽轮机弹性支承转子的临界转速值较刚性支承转子的临界转速值下降10～30%,个别的甚至下降40%以上,在一般情况下,临界转速的阶次愈高,下降的幅度也愈大。因此,为了正确地计算转子临界转速,必须测定支承动刚度和油膜刚度等数据。本文仅就支承动刚度的测定及其对转子临界转速的影响进行了计算和分析,所得数据可供有关设计部门参考。     

空气分离机多跨转子系统动态特性

以某空气分离机多跨转子系统为研究对象,借助有限元分析软件ANSYS对转子系统进行动态特性分析及动力学参数匹配。分析结果表明:转子系统工作转速介于第二、三阶临近转速中间,有效避开了转子各阶临界转速;空气分离机启动过程跨越第一阶临界转速时,增压机轴段会剧烈振动,需保证该轴段支撑可靠性良好;转子系统第三阶共振引起汽轮机共振,设备维护及故障诊断中需重点关注汽轮机轴段;运用动力学参数匹配技术可以实现所设计转子系统各阶临界转速及振型与目标转子系统各阶临界转速及振型的精确匹配。     

光纤光栅传感技术在锚索监测中的应用研究

锚索应力、应变状态的长期监测,一直是国内外岩土工程界关注的焦点.传统的监测手段(如电阻应变片测量技术)暴露出灵敏度低、长期稳定性差、寿命短等缺点.针对这一现状,提出了将光纤光栅传感技术应用于锚索应力、应变监测的新方案.结合锚索预应力监测系统,介绍光纤光栅传感原理,并进行光纤光栅和电阻应变片的对比实验,根据实验结果,分析这一方案的可行性和优点.