配重对拓宽无叶片风力机捕能区间的影响研究

为提高无叶片风力机的捕能效率,基于调谐捕能柱固有频率原理,提出采用配重方式拓宽无叶片风力机捕能区间的方法,推导添加配重后捕能柱固有频率的计算式,建立捕能柱涡激振动分析的仿真模型并进行了验证,探讨配重质量占比、配重块移动距离对捕能柱风速锁定区间与捕能效率的影响。所得结果表明,施加配重块后理论计算固有频率接近且大于捕能柱获得最大摆幅所对应的频率;配重块移动与其固定不动相比,捕能柱的捕能功率和风速锁定区间可显著提高,风速锁定区间长度增大了16.3倍;随着配重质量占比值的增大,捕能柱获得最大摆幅的风速锁定区间也增大,且区间长度与配重质量占比之间满足二次函数关系。这意味着当来流风速发生变化时,可通过调整配重块的位置,实现风能捕获最大化。     

叶片裂纹故障早期监测预警方法研究

振动问题一直是限制风机向大型化高参数化方向发展的主要障碍,而叶片振动导致的疲劳断裂故障和事故尤为突出。对风机叶片同步共振进行了研究,提出基于非线性最小二乘拟合和GARIV方法相结合的叶片同步振动的振动参数精确辨识方法,准确捕捉叶片的动态固有频率。基于激光传感器的叶尖定时方法,通过捕捉叶片裂纹早期固有频率的微小变化,实现叶片裂纹故障的早期预警。仿真结果表明,所提出的方法可以达到万分之七的测量精度,实验研究结果表明,本文所提出的方法可以进行叶片裂纹的早期识别。     

基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法.构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元,高精度求解裂纹转子前三阶固有频率,获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面.然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入,利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度.数值仿真和试验研究结果表明,该方法鲁棒性强,单元数量少,辨识精度和效率高,为转子系统裂纹定量识别提供了新方法.     

一种利用振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法

对叶片裂纹进行准确定位,对于实现准确维修延长其工作寿命具有重要的意义。针对叶片裂纹定位问题,提出一种高频激励下利用多位置点振动响应非线性估计的叶片裂纹定位方法,并给出了系统非线性估计的定义和相应的计算方法。在叶片上多位置特征点采集非线性振动信号组成矩阵形式信号,再利用正交分解方法求解其线性近似矩阵信号,通过量化两者之间的误差得到叶片各点振动响应信号的非线性程度估计值。计算相同激励输入下健康状态和含裂纹叶片各点振动响应非线性度估计值的误差,寻找误差绝对值最大点实现裂纹的准确定位。通过在有限元软件中建立健康和含裂纹损伤的叶片有限元模型,在多种激励频率下进行瞬态动力学仿真验证,分析结果表明该方法具有很好的裂纹定位效果。     

基于区间B样条小波有限元的裂纹故障定量诊断

研究基于模型的结构裂纹故障诊断中的正反问题,即求解含裂纹参数结构的固有频率以及利用实测固有频率,定量识别裂纹参数。构造用于求解正问题的一维区间B样条小波裂纹单元,通过求解裂纹结构有限元模型,绘制以裂纹等效刚度与裂纹位置为变量的三阶频响函数解曲线,将实际测出的系统前三阶固有频率作为输入,根据曲线的交点定量预示出裂纹的位置和深度。实验研究表明,文中构造的区间B样条小波裂纹单元有效克服了传统有限元分析在求解裂纹奇异性问题时存在的效率低、精度差甚至难以收敛到正确解的缺陷,同时具有足够的辨识精度,为早期裂纹故障定量诊断提供新方法。     

梁结构裂纹参数的识别方法

以Bernoulli-Euler梁振动理论为基础,引入断裂力学中能量释放率的概念,得到承弯梁出现横向裂纹时其固有频率的变化与裂纹参数的简化表达式,讨论梁裂纹参数、几何参数对固有频率的影响。利用这一表达式,提出一种识别裂纹位置和深度的数值方法,最后,用含裂纹等截面悬臂梁的实验验证所提方法。结果表明,在固有频率误差较小的情况下,文中方法可给出梁结构中裂纹位置和深度,可为更精确的局部探伤指出探测范围。     

悬臂梁裂纹参数的识别方法

以梁振动理论作为基础 ,将含裂纹梁的振动问题转化为由弹性铰联接两个弹性梁系统的振动问题 ,得到理论计算含裂纹梁振动频率的特征方程。由此特征方程计算得到裂纹深度参数和位置参数变化时悬臂梁振动固有频率的变化规律。利用计算裂纹悬臂梁振动固有频率的特征方程 ,提出一种辩识裂纹深度和位置参数的数值计算方法。并通过对模拟悬臂梁裂纹的分析说明文中方法的有效性。     

多裂纹梁不确定性损伤识别和实验研究

对于多裂纹梁识别过程中的测试数据的不确定性问题,基于传递矩阵法推导了悬臂裂纹梁的频率特征方程,构建损伤参数(损伤位置和损伤深度)和动态特征参量(频率和模态)的映射关系。基于贝叶斯推断理论建立了损伤参数识别的贝叶斯模型,选择均匀分布作为损伤参数的先验分布,以悬臂裂纹梁固有频率和模态振型的测试值作为样本信息,建立损伤参数的后验概率分布。采用马尔科夫链蒙特卡洛模拟方法来解决贝叶斯方程中存在的高维积分的问题,通过仿真算例分析和实验研究,实现了对多裂纹梁损伤参数的有效识别。     

一种单向无迭代航空发动机风扇叶片调频方法

针对某航空发动机风扇叶片共振频率裕度不足的问题,提出了一种单向无迭代叶片调频方法。通过该方法建立了叶片设计变量与固有频率之间的映射关系,找出了影响叶片频率的主要设计因素,并成功完成了该风扇叶片的调频工作,使得该叶片的固有频率避开了发动机的主要工作转速区间。     

悬壁梁裂纹参数的识别方法

以梁振动理论作为基础，将含裂纹梁的振动问题转化为由弹性铰联接两个弹性梁系统的振动问题，得到理论计算含裂纹梁振动频率的特征方程。由此特征方程计算得到裂纺深工参数和位置参数变化时悬臂梁振动固有频率的变化规律。利用计算裂纹悬臂梁振动固有频率的特征方程，提出一种辩识裂纹深度和位置参数的数值计算方法。并通过对模拟悬臂梁裂纹的分析说明文中方法的有效性。