航空发动机整机振动问题中的高低压耦合振动研究

某航空发动机试验过程中出现振动大故障,通过试验过程中的频谱分析发现振动过程存在明显的高低压转子转速耦合频率,对发动机进行全面分解排查,查明振动原因是低压涡轮转子不平衡,低压涡轮转子不平衡的原因是平衡工艺存在不足,工艺过程中的重复拆装影响平衡质量,针对低压涡轮转子平衡工艺进行优化,保证低压涡轮转子的平衡质量,排除了振动故障。     

航空发动机整机振动信号分析

为了解决航空发动机的整机振动分析问题,提出一种基于谐波小波的振动信号分析方法。首选对振动信号进行谐波小波变换,得到信号的时频表示;根据时频图提取信号特征,得到信号的特征频率;根据与基频信号的对比,识别发动机的振动故障类型。实验结果表明,该方法可以准确地识别出发动机的三种典型振动故障。与传统基于小波分析方法相比,基于谐波小波的方法具有更准确的振动故障特征识别能力,适用于振动信号的分析。     

基于某航空发动机振动事件的高压涡轮转子叶片超温问题研究

某航空发动机试验过程中发生振动大故障。分解后,发现高压涡轮转子叶片等多处零组件有磨损、变形甚至断裂的情况。将全台共计72片高压涡轮转子叶片委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析,确认原因为高压涡轮转子叶片超温。分析高压涡轮转子叶片超温的多种可能原因,采用排除法,推断此次高压涡轮转子叶片超稳为局部超温,原因为高压涡轮导向器堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片导致高压涡轮转子叶片冷却失效。根据推断寻找事实依据,推导故障模式。提出解决高压涡轮导向器堵块存在脱落可能性的方案,为后续高压涡轮转子叶片超温问题的判断提供分析思维导向。     

某航空发动机整机系统非线性振动特性分析

以某型号航空发动机整机振动试验台为研究对象,建立了简化的整机动力学模型,考虑中介轴承的非线性弹性恢复力,运用Newmark-β与Newton-Raphoson法结合进行数值求解,通过对比整机系统中高低压转子处与机匣测点处的非线性振动响应,分析了中介轴承间隙对整机系统非线性振动响应的影响规律。结果表明,随着中介轴承间隙的增大,可能导致整机系统出现振动突跳、双稳态、高低压转子耦合程度降低以及组合共振等现象,其中机匣能够反映内部转子的振动特性,但机匣不同位置测点的情况不同,总体上中后测点在转子出现非线性振动特性时也能观测到相应的非线性振动特性,特别是在出现组合共振时能够表现出更为丰富的组合频率信息。研究结果有助于认识中介轴承非线性对航空发动机整机系统尤其是机匣的非线性振动特性影响规律,对航空发动机机匣上测点位置的选择能提供一定的指导。     

基于参数识别的航空发动机转子故障诊断与定位方法

航空发动机结构复杂,转子的故障诊断与定位是一个难点。考虑航空发动机实际测量条件,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的转子故障诊断方法,其核心是通过识别典型故障特征参数对转子的多种故障进行诊断和定位。针对实际航空发动机整机结构,用有限元法建立一种耦合的转子-支承-机匣动力学模型。该方法针对实际采集观测信号不完备的问题,采取加权整体迭代的方法来加快参数的稳定与收敛。针对所建立的航空发动机典型故障模型和实际模型存在误差的问题,采取衰减记忆滤波的方法来补偿误差。最后对含典型故障转子的航空发动机整机模型进行仿真计算得到数值解,作为未知故障的观测信号,结合加权整体迭代和衰减记忆滤波的扩展卡尔曼滤波方法,分析得到未知的故障特征参数,依此故障特征参数,实现对故障的识别和诊断,结果证明了该方法对航空发动机转子进行故障诊断和定位的有效性。     

航空发动机整机结构分析及其在工程设计中的应用

航空发动机整机结构分析工作在发动机研制过程中扮演重要角色,伴随产品从方案定义到服役整个设计和制造过程。首先介绍整机结构分析的背景意义和研究进展、各大航空发动机整机OEM制造商与欧盟及相关高校所开展的研究工作。对于在发动机工程研制过程中整机结构分析在模型规模、模型质量、分析效率等方面所面临的一系列挑战,提出在模型简化及混合分网、模型修正及确认、连接结构建模方法、结果工况组合输出以及集成平台软件等方面需要开展攻关和研究的技术。最后结合案例探讨整机结构分析在载荷输出、间隙控制、振动响应分析等方面应用。     

航空发动机支承不同心转子系统力学模型研究

针对实际的航空发动机低压转子系统中的支承不同心问题,在对其结构特征及受力变形情况进行分析的基础上,建立了多支点、柔性转子系统的动力学模型,利用Lagrange方法分别获得了不同结构下的转子系统运动微分方程。结果表明,对于多支点的柔性转子系统,支承不同心所带来的动力学影响因转子的结构特征而异,一方面会使连接结构的刚度呈现非线性,另一方面又有可能给系统带来附加的2倍频激振力,从而使响应出现1倍频以外的其他频率分量。     

航空发动机转子在冲击载荷下的振动响应分析与试验

考虑挤压油膜阻尼器(squeeze film damper, SFD)非线性油膜力建立了转子的运动微分方程,将转子在冲击载荷下的振动响应分解为谐响应和冲击响应,分别建立了谐响应、冲击响应的有限元模型,并开展了振动响应计算分析。在振动台上开展了航空发动机转子在不同脉宽的垂向冲击载荷下的振动特性试验研究,获取了转子在冲击瞬时的振动响应,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明：在一定范围内,转子的振动响应随冲击脉宽变大而变小;与试验结果相比,振动响应计算误差在10.44%～20.00%。研究为冲击载荷下航空发动机转子振动响应分析和试验提供了方法,具有重要的工程应用价值。     

航空发动机柔性转子动平衡方法

根据航空发动机柔性转子现场动平衡实践的需要,建立向前和向后正交的柔性转子混合平衡法和平衡步骤,分别在模拟转子和真实转子对方法的可行性和有效性进行实验考核。结果表明,向前和向后正交的柔性转子混合平衡法,可有效对发动机转子实施高速动平衡,且可提高平衡效率、减少试重个数和开车次数。     

航空发动机整机动力响应分析及程序设计

航空发动机整机动力响应分析软件的设计思想是将发动机作为三路（静子机匣系统，高压转子系统和低压转子系统）来建立模型，用直接积分法分析发动机整机动力响应。该软件可以分析由于转子不平衡力引起的发动机的稳态响应，还可以分析发动机的瞬态响应，如转子突加不平衡和转子加速时发动机的响应。软件也可以进行发动机局部结构修改后的响应分析及灵敏度分析等。算例分析结果表明，软件的计算时间、精度等均满足设计要求，在目前较多使用的微机上，就可以分析双转子航空发动机的整机动力响应。     

基于有限元分析的复杂结构弹性振动传递函数建模

为了解决复杂结构的弹性振动建模问题,提出了一种基于有限元分析的弹性振动传递函数建模方法。首先建立能够准确反映结构动力学特性的有限元模型;然后根据输入参数和辨识算法类型的不同,分别从时域和频域两方面进行传递函数建模,其中时域辨识建模以PRBS信号的瞬态响应结果为辨识数据进行时域参数辨识,频域辨识建模以结构的频率响应函数为辨识数据进行频域参数辨识;最后以“时域建模频域验证,频域建模时域验证”的方法检验传递函数的精度。通过建立悬臂梁、某运载火箭和某弹体局部结构的传递函数模型,证明了该方法的可行性和有效性,为该方法在工程实践中的应用提供参考。     

一种橡胶隔振器的研制方法

在有限元分析技术的基础上,结合橡胶隔振器的刚度计算,利用橡胶硬度与材料力学常数C10和C01的关系,提出了一种橡胶隔振器的设计开发方法并给出应用实例,该方法可由刚度逆向推出橡胶材料硬度,提高橡胶隔振器开发效率。     

火工品包装箱抗震性能的线性动力学分析

通过静力学分析,忽略接触摩擦,将火工品包装箱的抗震性能分析转化为线性动力学问题,建立了有限元模型并分析模态,得到了前20阶振动频率,在此基础上对包装箱进行了随机振动和水平冲击测试。该方法对优化火工品包装箱设计以提高箱体结构的抗震性能,具有实际意义。     

《割草机电机隔振垫的优化设计》

对一款家用割草机的动态及噪声特性进行了测试分析,并利用有限元法和边界元法建立割草机的结构振动和声学模型。针对电机的不平衡引起的割草机机壳振动的辐射噪声这一主要噪声源,采用隔振垫隔离电机振动的方法,提出以隔振垫的刚度和阻尼为优化设计变量,机壳各点平均法向位移响应为目标函数,对隔振垫进行优化。对优化后的结果进行噪声分析,噪声明显下降。     

发动机振动模态的实验研究与计算

为了研究发动机整机结构的动力学特性,在各子结构--机体、曲轴、缸盖和曲轴箱正确的三维实体模型的基础上,组装成整机模型.采用实验研究和理论计算相结合的方法,对此整机的振动模态进行了研究.由于部件间结合面的刚度与阻尼特性难于理论分析和实验提取,采用了虚拟材料来模拟结合面特性,通过反复修正虚拟材料的特性常数,使得整机有限元振动模态分析结果与实验结果相吻合.从而说明所建立的整机的有限元模型是正确可靠的,为整机结构进一步的动态仿真研究奠定了基础.     

某高轨星载数传天线的振动分析

为了确保天线系统在发射阶段和入轨工作阶段的安全，对研制的某月球轨道小型星载数传天线进行了振动分析。通过有限元建模仿真方法对该高轨星载天线在发射阶段和入轨工作阶段的振动性能进行了分析和计算，并以此为根据对天线系统结构进行优化设计。进而，通过振动试验对天线系统进行了真实振动环境条件下的测试，结果表明天线系统结构安全。振动试验后对天线电气性能进行了复测，测试结果表明其电气性能稳定，由此验证了天线系统的可靠性和有限元分析的可信性。目前，该数传天线已随星发射并入轨运行，其各项性能指标稳定，工作状态良好。研究结果对提高相关星载天线的振动安全性具有一定的参考作用。     

大跨度人行天桥的振动影响测试与分析

目前大跨钢箱梁人行天桥往往满足结构承载力要求同时不能满足舒适度的要求，由于这种结构形式的固有频率较低，在道路车辆和行人的随机激励下就可能发生共振。具体测试分析了人行天桥的振动响应，最后得出结论，给出了处理建议。     

基于ABAQUS圆柱壳减振装置振动特性研究

目的研究圆柱壳减振装置在货物包装中的振动特性。方法利用有限元软件ABAQUS对圆柱壳减振装置的材料属性进行精确建模,使用模态分析方法得到圆柱壳减振装置在径向、横向和周向的模态振型云图,以及所对应的固有频率,在此基础上研究减振装置材料的弹性模量和货物重力对减振装置振动特性的影响。结果减振装置的自振频率随着材料弹性模量和货物重力的增加而显著提高,结合具体实例将减振装置在无重力挤压下的最低自振频率由原先的11.25 Hz提高到19.51 Hz,在重力挤压下由19.51 Hz提高到31.24 Hz,避免了共振的发生。结论通过改变减振装置材料的弹性模量可以有效避开外部激励源的谐振载荷频率范围。     

某汽车排气系统振动特性

建立某汽车排气系统的有限元模型,对其进行模态分析仿真,得到排气系统的前若干阶的固有频率及其振型。基于模态分析和排气系统的振动测试结果,对排气系统在发动机不同转速下的激励引起的振动进行分析,研究排气系统的振动特性,提出结构的改进意见,为提高排气系统的工作可靠性和使用寿命提供参考。     

柴油机排气系统振动特性数值仿真与分析

使用Pro/E软件建立某电站应急柴油机排气系统的三维模型,使用HyperMesh软件划分有限元网格,导入有限元软件ANSYS中对结构进行仿真计算,得到该排气系统模态特性。在此基础上,采用谐响应模拟分析柴油机激振力并对排气系统进行振动分析,进而评价金属波纹管对排气系统的隔振效果。