预应力下金字塔型点阵复合材料结构低速冲击动力学响应研究

建立金字塔型点阵复合材料结构预应力下低速冲击的有限元分析模型。研究了预应力对接触载荷、接触时间、结构变形及能量吸收的影响规律。在进行低速冲击分析之前,利用静力分析结果给结构加上预应变。研究结果表明:预应力对冲击载荷峰值、接触时间及结构总能量吸收率的影响不显著,但是对结构的变形具有明显的影响;当冲击速度一定时,上面板中心点的最大位移随预拉应力的增大而增大,而下面板和芯子的最大变形随预拉应力的增大而减小;预压应力对结构变形的影响与预拉应力的情况相反。     

轴承刚度对血泵转子系统的模态影响分析

为了研究轴承的支承刚度对轴流式血泵转子系统振动特性的影响,以血泵转子系统为研究对象,利用ANSYS软件,采用有限元法,得出了在不同轴承支承刚度下血泵转子系统的前五阶固有频率和对应的振型。通过研究表明:在不同轴承支承刚度范围内,轴承支承刚度的大小对血泵转子系统的固有频率影响不大,并且血泵转子系统模态振型变形微小;由于该血泵转子系统固有频率较大且远离生活环境中的振源频率,所以在进行血泵转子系统的设计时,不需要考虑共振的影响因素。     

单螺杆泵定转子接触应力有限元分析

定转子接触状况是单螺杆泵密封性能和使用寿命的关键影响因素,采用ANSYS对定转子接触应力进行了非线性计算,得到了非均匀内压受力和变形规律,并分析了泵压差、泊松比和过盈量对接触性能的影响规律,结果表明压差与最大法向位移呈正相关,与最大剪切应变和最大接触压力呈负相关;泊松比与最大法向位移呈负相关,而与最大剪切应变和最大接触压力呈正相关;过盈量与最大法向位移呈负相关,而与最大剪切应变和最大接触压力呈正相关。研究结果可以为泵结构的优化设计和工作性能的提高提供了理论依据。     

用分形接触理论研究拉杆转子轴承系统动力学模型

根据分形接触理论,建立了拉杆转子轮盘结合面弹性接触弯曲耦合模型和扭转耦合模型。在此基础上,采用集总参数法,建立了拉杆转子-轴承系统的动力学模型。通过锤击试验,测量了拉杆转子自由状态下的固有频率,验证了该模型的有效性。借助于数值仿真方法,研究了系统横向振动固有频率和扭转振动固有频率随结合面法向载荷的变化规律。研究发现:分形接触理论可以有效地解决拉杆转子轮盘接触表面间的弹性接触问题;结合面法向载荷增大时,系统固有频率同步增大;拉杆转子的固有频率小于相同结构尺寸的连续体转子的固有频率;法向载荷对高阶固有频率影响较大;对滑动轴承支承的拉杆转子轴承系统来说,拉杆转子预紧力对低阶横向振动和扭转振动固有频率影响相对较小。     

双螺杆多相混输泵转子变形的理论研究

双螺杆混输泵在输送高含气率介质时,泵内温升对泵内转子间隙造成影响,进而影响泵的容积效率,在极端情况下,甚至会造成转子卡死以及混输泵的损坏。本文建立转子模型对高含气率下双螺杆混输泵转子的热变形和力变形规律进行研究,结果表明转子的热变形是转子变形的主要因素,螺杆转子的变形量会随着介质含气率的增加而增加,当含气率大于90%后,变形量显著增大,当含气率为99%时,径向最大变形量发生在出口端面的齿顶,轴向最大变形量发生在螺杆转子的吸入口侧轴的右端面上。通过分析变形对各间隙的影响后发现,齿根间隙变化最大,其次是齿顶间隙,而齿侧间隙几乎不发生变化。     

铝合金薄壁方管轴向冲击变形及断裂行为研究

对6016铝合金进行单向拉伸试验,分析不同应变速率对铝合金力学性能的影响,建立了6016铝合金Johnson-Cook本构模型及其断裂应变模型,并对铝合金薄壁方管轴向冲击载荷下的吸能特性进行分析,研究铝合金方管的壁厚、长度和冲击速度对其吸能特性的综合影响。结果表明,铝合金流动应力对应变率敏感性较低,但断裂应变对应变率具有一定的敏感性。在轴向冲击载荷下,铝合金薄壁方管出现渐进屈曲变形,具有较好的吸能特性。但随着厚度、长度和冲击速度的增加,铝合金方管容易出现混合变形模式,吸能特性有所降低。     

基于应变能分布的高速转子系统动力特性设计

针对高速转子系统动力特性优化设计中，迭代参数多、影响规律不清、迭代计算过程繁琐等问题，建立了考虑惯性主轴偏斜、盘轴连接局部刚度等关键结构特征的高速转子系统动力学模型，基于Rayleigh法与欧拉梁理论，揭示了整体一弯振型下转子应变能分布与临界转速、支点动载荷间内在关联，并得到了转子临界转速特性、载荷特征等随高速运转状态下转子弹性结构单元应变能占比的变化规律。算例结果表明，高速转子整体一弯振型下的应变能分布与其临界转速、支点动载荷特征具有极高的相关性，并对盘轴连接局部刚度等关键结构设计参数较为敏感。据此，提出了以应变能分布为优化设计目标的新思路，发展了基于应变能分布的高速转子动力特性设计方法，相较于传统的谐响应分析方法，迭代设计总耗时缩短了98%，且以应变能分布控制转子临界转速、支点动载荷时，控制误差不超过3%，有效避免了传统高速转子迭代设计过程中计算量大、耗时长等不足，在航空燃气轮机高速转子动力学设计中具有工程实用价值。     

旋转轴弯扭振动测量的激光多普勒光学系统误差分析

在高速旋转机械的故障诊断研究中,实际转子系统具有复杂的非线性动力学特性,为此,基于非线性转子动力学理论建立高速泵转子系统动力学有限元模型,研究了非线性油膜力作用下的轴承阻尼和刚度确定方法,分析了陀螺力矩和滑动轴承油膜力作用等因素对转子系统动力学特性的影响,研究了转速、偏心距和轴段直径等因素对转子系统不平衡响应的影响,为工程实际应用中的转子轴承系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供了理论依据.     

高炉热风管机械变形分析

研究了某高炉热风管在机械载荷情况下的结构变形。采用三维建模软件SolidWorks建立了全尺寸结构模型。采用非线性接触有限元方法分析了其结构的机械变形。结果表明,当热风管承受单纯的机械载荷时,热风管各个部件变形较小,且在安全范围内。因此机械载荷不是引起热风管破损的主要原因。为了分析热风管破损的原因,研究温度载荷下结构变形的影响值得重视。     

高速转子-轴承系统的复杂动力学行为研究

在高速旋转机械的故障诊断研究中,实际转子系统具有复杂的非线性动力学特性,为此,基于非线性转子动力学理论建立高速泵转子系统动力学有限元模型,研究了非线性油膜力作用下的轴承阻尼扣刚度确定方法,分析了陀螺力矩和滑动轴承油膜力作用等因素对转子系统动力学特性的影响,研究了转速、偏心距和轴段直径等因素对转子系统不平衡响应的影响,为工程实际应用中的转子轴承系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供了理论依据.