水平轴风力机叶片的弯扭耦合气弹稳定性研究

研究水平轴风力机叶片的经典颤振稳定性特性。在导出质量刚度均匀分布的旋转挥舞/摆振/扭转叶片的耦合振动偏微分方程组基础上,引入扩展的Theodorsen模型描述非定常气动力的作用。联合采用Galerkin法、特征值法和时间域积分法对所建立的叶片气弹模型进行求解。通过数值分析获得叶片的挥舞弯曲模态、摆振弯曲模态和扭转模态的根轨迹曲线,分析了叶片面内刚度、扭转刚度和预锥角对叶片气弹稳定性的影响。特征值法稳定性的计算结果的精确度和可靠性通过分析模态展开式中模态截断个数N对颤振边界收敛性的影响,得到验证。稳定性分析的时间域数值积分结果的一致性进一步说明特征值法稳定性计算结果正确性。     

两自由度弯扭耦合涡轮机械叶片动力学分析

针对涡轮旋转机械的叶片所处的高温、高压及复杂多场环境,建立其弯曲和扭转两自由度耦合的截面模型,研究了来流速度对振幅的影响。利用平均法和能量法原理,得到了系统在发生临界颤振时的幅频关系以及在能量输入输出情况下系统的稳定性关系,避免了颤振发生引起的气动弹性设计失效问题,从而对叶片的优化设计提供理论依据。     

车辆传动系统线性弯扭耦合振动响应灵敏度研究

由于车辆上采用的发动机工作转速较宽,无法完全避免共振现象的发生。针对上述问题对车辆传动系统动态特性的分析从固有特性的分析转移到动力响应的分析上来,并衍生出基于动力响应的灵敏度分析。以某车辆传动系统作为研究对象,建立了线性弯扭耦合集中参数动力学模型及方程。应用直接求导法建立了灵敏度方程,进行了响应灵敏度计算,分别研究设计参数对扭转方向的力矩和弯曲方向上力的影响,获得了轴段附加扭转力矩和轴承支反力对设计参数的灵敏度,并将同一灵敏度量在纯扭和弯扭系统下的结果进行对比。研究表明:弯扭模型计算出的响应灵敏度值比纯扭模型的计算结果小10%~20%,但规律趋于一致;弯曲方向上的力和扭转方向上的力矩对设计参数的灵敏度与该位置的振动能量大小相关,能量越大其对同一参数的灵敏度也越大。     

弯扭耦合振动阻尼叶片在多谐波激励下的共振

应用谐波平衡法,研究弯、扭耦合振动的干摩擦阻尼器叶片在多谐波激励作用下的振动,揭示激励和阻尼器参数对低阶谐波共振的影响.结果表明,随着高阶激励谐波分量幅值增大,幅频响应曲线会出现两个峰值;存在一个最佳初压力,对共振响应有着最好的减振效果.     

考虑弯扭耦合运动的旋转带冠叶片非线性气动弹性分析

针对旋转叶片的气动弹性问题,将带叶冠的叶片简化为末端加质量块的均质悬臂梁。悬臂梁受到离心力和气动力作用,发生弯曲和扭转耦合振动变形。利用Hamilton原理建立了叶片的偏微分运动方程。对方程无量纲化,运用Galerkin方法对其离散,得到两自由度的非线性常微分方程。通过数值求解叶片颤振速度和极限环响应,并用谐波平衡法求解极限环响应与数值解进行对比。最后,讨论了结构参数对颤振速度和极限环响应幅值的影响。     

浅谈弯扭叶片的作用机理及实践应用

目前,弯扭叶片在工程实践中得到了广泛的应用,使透平机械的效率得到了大幅度的提高。文章对弯扭叶片的作用机理进行了阐述,并对其在工程实践中的应用进行了介绍。     

转子弯扭耦合振动共振特征分析

转子存在偏心距时,弯曲振动和扭转振动之间会相互作用产生弯扭耦合振动。目前对弯扭耦合振动的研究主要集中于其非线性特征,针对共振振幅大小和共振影响因素等共振特征的研究却比较少见。在实际的结构设计工作中,有时要利用耦合共振获取更大的振幅和振动能量。所以有必要从共振特征入手,对转子的弯扭耦合振动开展进一步的研究。首先建立偏心转子的弯扭耦合振动模型,使用小参数法对振动方程求解。其次分析扭转振动、弯扭振动产生耦合共振的条件,详细比较各振型共振振幅的大小和各参数对共振振幅的影响。然后以具体的算例,对各参数对弯扭耦合共振振幅大小的影响进行数值模拟,计算各阶共振振幅的大小,给出具有最大共振振幅时的参数条件,验证理论分析,为弯扭耦合振动的研究工作提供思路和依据。     

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。     

裂纹转子的弯扭耦合振动分析

以水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,建立了弯扭耦合振动的运动方程,分析其动态特性。数值分析表明：使用三种不同的模型,裂纹转子弯曲振动响应中均出现1X、2X、3X…分量;并发生了数次共振现象,考虑变扭耦合振动后,转子弯曲振动响应中出现一些新的频率成分。U值的变化影响裂纹转子的中心轨迹形状,并且随着U的增大,裂纹转子的轴心轨迹变得不稳定。β的变化主要影响1X分量的大小,对别的分量影响不大,并且随着β从0到π增大时,1X分量越来越小。     

自然弯扭梁的耦合振动分析

以空间曲梁理论为基础对具有一般横截面形状自然弯扭梁的耦合振动特性进行了研究,分析中包括了转动惯量、横向剪切变形以及和扭转有关的翘曲对振动的影响.通过对数学计算软件MATHEMATICA的精确运用可以得到该梁振型的解析表达式,精确的固有频率则可用搜索的方法来确定.为了证明理论的有效性,对两端固支椭圆截面曲梁的固有频率和振型进行了求解,并把数值计算结果同PATRAN梁单元的有限元结果进行了比较.     

完整约束下齿轮啮合转子系统的弯扭耦合振动稳态响应

在不脱齿等基本假设下，根据齿轮啮合原理和轮齿的齿面方程，推导了齿轮形心的横向位移和齿轮扭转角之间的约束关系式，从Lagrange方程出发，同时考虑齿轮啮合和不平衡效应，建立了直齿齿轮啮合转子-轴承系统的弯扭耦合动力学模型。分别在质量偏心和扭转激励作用下，分析了系统的弯扭耦合振动稳态响应。结果表明：两者均会引起弯曲振动和扭转振动，并且响应的幅值与系统的参数有关。     

非对称船体梁弯扭耦合振动试验及分析

为了验证一种基于薄壁结构力学理论，考虑了翘曲，剪切，剖面转动以及结构不连续性影响的薄壁梁有限元模型的适用性，针对航空空母舰这种具有不对称结构的船型进行了弯扭耦合振动试验，并就试验结果和计算结果作了分析和比较。     

叶轮机械弯扭叶片的研究现状及发展趋势

弯扭叶片在20世纪90年代已在英、美等发达国家较普遍地得到应用,在我国也成功地应用于蒸汽轮机,在航空发动机涡轮中的应用也有了良好的开端。文章就叶片弯曲降低能量损失的机理以及静态和动态实验对采用弯曲叶片的效果做了综合评述,对压气机采用弯曲叶片的科研进展,以及遇到的难点也作了概要的介绍。根据我们的设计经验,在文章的最后总结了弯曲叶片级设计时应遵循的几条原则。     

组合断面薄壁杆件弯扭耦合分析

根据薄壁杆件结构约束扭转的一致性理论,研究了由多个薄壁杆件组成的组合薄壁杆件结构的弯扭耦合问题。在符拉索夫刚周边假定,库尔布鲁纳-哈丁理论对纵向翘曲位移的假定和弯曲时的平截面假定下,得到了弯扭耦合作用下组合断面薄壁杆件结构的总势能,并由此得出相应的拉格朗日函数。引入对偶变量,建立了组合断面薄壁杆件结构静力分析的哈密顿对偶体系,导出了弯扭耦合分析的哈密顿正则方程。用两端边值问题的精细积分法可求出高精度数值解。这种方法适合于开口断面、闭口断面及开闭口混合断面薄壁杆件结构的弯扭耦合分析。该方法是哈密顿力学在组合断面薄壁杆件结构弯扭耦合分析中的应用,数学推导过程简单,且有成熟高效的数值算法,思路清晰、精度高、易于接受。     

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。     

CSP轧机弯扭耦合振动频率研究

CSP轧机在生产过程中,主传动系统存在强烈的扭转振动和弯曲振动,并且这两种振动相互耦合,呈现出复杂的非线性动力学特性。因此,研究轧机主传动系统的动力学耦合特性,对于抑制轧机振动、保证高效平稳地生产具有重要的理论意义和实用价值。本文利用已推导的弯扭耦合振动微分方程,对弯曲振动和扭转振动的相互影响因素做了理论分析,并得到了现场实验验证,说明CSP轧机在发生异常振动时确实存在弯扭耦合振动现象。     

自然弯扭梁的耦合振动特性分析

以自然弯扭梁理论为基础对具有一般横截面形状空间曲梁的耦合振动特性进行了研究。 在该梁的运动控制方程中,位移函数和广义翘曲坐标均被定义在形心轴上,且在分析中包括了转动惯量、横向剪切变形以及和扭转有关的翘曲对振动的影响。通过对数学计算软件MATHEMATICA的精确运用可以得到该梁振型的解析表达式,精确的固有频率则可用搜索的方法来确定。为了证明理论的有效性,对两端固支椭圆截面曲梁的固有频率和振型进行了求解,并把数值计算结果同使用PATRAN梁单元的有限元结果进行了比较。     

非对称Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合振动

通过直接求解均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元自由振动的控制运动微分方程,推导了其精确的动态传递矩阵.采用Bernoulli-Euler弯扭耦合梁理论,假定梁横截面没有任何对称性,考虑了薄壁梁在两个方向的弯曲振动及翘曲刚度的影响.动态传递矩阵可以用于计算非对称薄壁梁及其集合体的精确固有频率和模态形状.针对具体的算例,给出了各种边界条件下固有频率的数值结果并与文献中已有的结果进行了比较,还讨论了翘曲刚度对固有频率和模态形状的影响,结果表明如果忽略翘曲刚度的影响,可能得到毫无意义的结果.     

弯扭小带冠导叶片的加工工艺分析

本文根据弯扭小带冠导叶片的特点,在其制造的过程中利用MasterCAM、Pro/E联合造型.采用数控卧式加工中心加工基准,数控立式四轴加工中心加工汽道部分型线,有效的提高了叶片汽道精度,从而得出一条合理的方案。