结构振动试验中测点优化布置研究

本文对结构振动试验中的测点布置方法进行了研究,提出了基于数值试验的最佳测点优化布置方法,用本文方法布置测点与用经验方法有很大的不同,这种方法的拟合误差较小。本文中给出了一个应用实例,说明了这种方法的应用价值。     

发动机机体结构振动模态分析

目的 建立某发动机的有限元模型,并进行模态分析,为研究机本的优化和动力匹配作准备工作。方法 用Ａｎｓｙｓ５．４有限元分析软件,对一１２缸Ｖ型发动机进行自由模态分析,其中采用１０节点４面体单元构造出较详细的机体离散模型。结果 求解了机体的自由模态参数,与试验模态分析所得到的模态参数相对照。结论 表明有限元方法对复杂结构的动力分析是一种有效方法,为进一步研究机体的优化、动力匹配和响应奠定了基础。     

基于磁流变阻尼器的结构振动优化控制

磁流变（MR）阻尼器利用MR流提供可控性是当今最新的半主动控制装置，工程应用前景十分广阔，但由于MR阻尼器所固有的高度非线性动特性，使得描述其阻尼力-输入电压关系的逆向动特性的数学模型很难得到，而逆向动特性模型对实现整个控制策略又是至关重要的。本项研究针对这一问题提出运用神经网络技术建立MR阻尼器的神经网络模型来模拟其逆向动特性，并设计与之相适应的控制系统，建立起基于MR阻尼器的结构振动控制的有效分析方法，通过数值仿真结果探讨所提出的结构控制策略的有效性。     

用实验结构优化法降低结构噪声

本文研究了借助于系统地调控结构声传播性态以达到降低工程结构噪声目标的方法。作者阐述了利用传统的结构修改方法以实现降噪所存在的缺陷，提出了一种实验结构优化方法，该方法利用实验模态分析以及为辨识结构声与空气声敏感区域的办事独建立有效的降噪措施成为可能。     

薄壁结构弯扭耦合振动分析

本文考虑转动惯量、剪切变形和翘曲,讨论了用迁移矩阵法分析薄壁结构的弯扭耦合振动问题。文中讨论了断面突变处的协调条件及端部封板对振动特性的影响。算例表明,本文的理论和方法是可靠的。     

薄壁结构弯扭耦合振动计算研究

本文建立了薄壁结构弯扭耦合振动的薄壁梁有限元模型,该模型考虑翘曲和剪切变形的影响,能精确描述薄壁梁的纯弯状态和百均匀扭转,并适用于任何形状的横剖面,本文重点讨论了翘曲位移协调问题,提出了新的不同剖面形式梁段间的翘曲位移协调方法,数值算例证实了本文的正确性。     

响应表面法在结构噪声优化中的应用研究

针对结构噪声有限元直接优化的非线性和复杂性,利用传统的声固耦合有限元法,结合响应表面法计算结构噪声值,以结构参数为设计变量,建立设计变量与结构噪声值的映射模型,避免了有限元灵敏度分析,提高了优化速度。以封闭箱体的结构噪声优化为例,验证了该方法的有效性。     

结构振动功率流的可视化

本文结合功率流方法在实际工程中的应用，对振动功率流的可视化问题进行了初步研究，通过对数据的处理形成功率流（结构强度）的矢量分布图，从而识别出主要的结构噪声源和确定结构噪声的主要传播途径，更有助于控制振动和噪声辐射。     

结构参数对轴承振动噪声的影响

根据非线性力学和声学理论,建立轴承结构本身产生振动噪声的数学模型,分析轴承结构参数（径向游隙、沟道曲率半径、钢球个数）对轴承振动噪声的影响。研究表明：径向游隙对轴承振动噪声的影响最为显著,并呈现很好的线性关系。沟道曲率半径对振动噪声的影响复杂,它对轴承振动位移和速度最大幅值的影响各不相同,随着沟道曲率半径的增加,最大声压、最大声压级逐渐减小;从整体出发,在符合设计条件的前提下,减小钢球个数可以减小轴承的振动噪声。 x方向的振动噪声远大于y方向,由此,结构参数对x方向的振动噪声的影响更为显著。通过改变结构参数来减振降噪,比起传统方法简单、可行、有效,减少制造成本,为以后轴承减振降噪提供一种新的方向和一定的参考依据。     

某型航空发动机台架试车异常振动故障诊断

基于某型航空发动机机匣实测振动信号的分析和该型发动机结构特点的剖析,对该型发动机某次试车振动异常现象进行了研究。研究结果表明,低压涡轮支承间隙和偏心量差是引起异常振动的主要故障原因。同时表明,结合现代信号处理技术和正确的分析思路,能够较为快速准确地定位故障,避免盲目的分解检查。     

Combustion engine optimization: a multiobjective approach

To simulate the physical and chemical processes inside combustion engines is possible by appropriate software and high performance computers. For combustion engines a good design is such that it combines a low fuel consumption with low emissions of soot and nitrogen oxides. These are however partly conflicting requirements. In this paper we approach this problem in a multi-criteria setting which has the advantage that it is possible to estimate the trade off between the different objectives and the decision of the optimal solution is postponed until all possibilities and limitations are known. The optimization algorithm is based on surrogate models and is here applied to optimize the design of a diesel combustion engine.     

基于节点分析法斯特林发动机的参数优化

以斯特林发动机为研究对象,将斯特林发动机划分为6个控制容积,采用三阶节点分析法模拟了GPU-3斯特林发动机,得出其内部压力、温度、功率和效率等参数的动态变化规律。在此基础上对影响斯特林发动机工作腔容积与死容积的参数进行了优化分析,得到了发动机输出功达到最大时各参数的最优值。     

４９０柴油机机体减振降噪研究

采用虚拟样机方法对某４９０型柴油机机体进行减振降噪研究。首先讨论机体有限元建模方法,通过对有限元模型的模态验证,证明有限元模型的准确性;然后以该机体有限元模型为基础建立发动机多体动力学模型,将动力学仿真得到的计算结果与台架试验得到的实验结果进行对比,二者吻合较好。最后对机体裙部进行重新设计,改进后机体的辐射声功率降低了３．１ｄＢＡ,同时机体传递给油底壳的激励也得到大幅降低,改进工作取得很好的效果。     

基于试验设计的发动机进气系统动态优化设计

发动机进气系统噪声是车辆最主要的噪声源之一,对车内噪声影响尤其显著.基于管道声学理论,提出了发动机进气系统噪声仿真方法--无源法;基于四分之一波长管的参数化模型,研究了发动机进气系统动态优化设计方法.应用"无源法",在不具备发动机仿真模型的情况下,通过进气系统声学性能DOE分析,利用响应面法对四分之一波长管的设计参数进行优化,为进气系统声学性能设计提供依据.     

基于MSET和SPRT的内燃机气阀机构振动监测

提出了一种基于多元状态估计(Multivariate State Estimation Techniques,MSET)和序贯概率比检验(Sequential Probability Ratio Test,SPRT)的内燃机气阀机构振动监测方法.在该方法中,首先建立正常工况下各监测参数之间的关联模型;然后根据系统当前观测特征向量与各建模样本特征向量之间的相似性程度,使用MSET对当前观测特征向量进行估计,得到与观测特征向量相对应的估计残差;最后使用SPRT对观测特征向量的估计残差进行均值和方差检验,确定系统的工作状态.试验中,通过设置不同的气阀间隙大小来模拟内燃机气阀机构不同程度的异常工况,以整周期缸盖振动信号幅值域特征作为系统工况监测参数.试验结果表明,MSET可有效增强故障状态下的信号特征呈现,而SPRT可在较少的周期内实现内燃机气阀机构异常工况的识别,MSET和SPRT的结合有效地实现了对内燃机气阀机构异常工况的早期监测.     

Engine calibration: multi-objective constrained optimization of engine maps

We present two new approaches to address the optimization problem associated with engine calibration. In this area, the tuning parameters are traditionally determined in a local way, i.e., at each engine operating point, via a single-objective minimization problem. To overcome these restrictions, the first method we propose is able to cope with several objective functions simultaneously in the local formulation. The second method we put forward relies on a global formulation, which allows the whole driving cycle to be taken into account while remaining single-objective. At the practical level, the two methods are implemented by combining various existing techniques such as the LoLiMoT (Local Linear Model Tree) parameterization and the MO-CMA-ES (Multi-Objective Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy) algorithm. A better compromise appears to be achieved on real case applications.     

Vibration based damage detection of rotor blades in a gas turbine engine

This paper describes the problems concerning turbine rotor blade vibration that seriously impact the structural integrity of a developmental aero gas turbine. Experimental determination of vibration characteristics of rotor blades in an engine is very important from fatigue failure considerations. The blades under investigation are fabricated from nickel base super alloy through directionally solidified investment casting process. The blade surfaces are coated with platinum aluminide for oxidation protection. A three dimensional finite element modal analysis on a bladed disk was performed to know the likely blade resonances for a particular design in the speed range of operation. Experiments were conducted to assess vibration characteristics of bladed disk rotor during engine tests. Rotor blade vibrations were measured using non-intrusive stress measurement system, an indirect method of blade vibration measurement utilizing blade tip timing technique. Abnormalities observed in the vibration characteristics of the blade tip timing data measured during engine tests were used to detect the blade damage. Upon disassembly of the engine and subsequent fluorescent penetrant inspection, it was observed that three blades of the rotor assembly were identified to have damaged. These are the blades that exhibited vibration abnormalities as a result of large resonant vibration response while engine tests. Further, fractographic analysis performed on the blades revealed the mechanism of blade failures as fatigue related. The root cause of blade failure is established to be high cycle fatigue from the engine run data history although the blades were put into service for just 6 h of engine operation.     

航空发动机复合材料主轴优化方案设计方法

提出了航空发动机复合材料主轴优化设计方法,建立了以质量最轻为目标函数,以强度、临界转速和外径尺寸为约束,以轴芯厚度、复合材料层数、各层厚度和各层铺设角度为优化设计变量的优化数学模型。基于ANSYS软件,建立了发动机复合材料主轴优化方案设计平台,着重解决了可同时进行离散和连续设计变量优化的问题。以低压涡轮主轴为例,进行了金属基复合材料主轴优化设计,设计的复合材料主轴质量比同负荷金属轴减少36.16%。     

Optimal design of Stirling heat engine using an advanced optimization algorithm

Sādhanā - The Stirling engine presents an excellent theoretical output equivalent to the output of Carnot engine and it is less pollutant and requires little maintenance. In this paper,...