热应力对机翼结构固有频率的影响分析

研究了热应力对飞行器机翼结构固有频率的影响。用ANSYS建立机翼结构有限元模型,计算了均匀温度场、非均匀温度场和非均匀可变温度场条件下的结构热应力分布和振动模态。根据固有振动的结构变形,分析了热应力对固有频率的影响效应。研究结果表明,热环境下机翼结构因材料属性的退化导致固有频率下降,但对于振型节线处于翼面内部的振动模态,附加热应力刚度矩阵在结构总刚度矩阵变化中起主导作用,使该阶固有频率增大。     

带延迟反馈控制的二元机翼颤振稳定性分析

研究了单自由度线性气动弹性系统在延迟反馈控制作用下的颤振稳定性特性。首先根据气动弹性系统的力学模型和控制方程,建立了带延迟反馈控制气动弹性系统的闭环反馈系统数学模型,利用Nyquist判据对系统进行了频域稳定性分析。进而采用根轨迹方法就反馈增益和延迟时间进行参数分析,获得系统的颤振稳定性边界。分析结果表明,延迟反馈会降低系统的颤振品质。在MATLAB/SIMULINK环境下进行了时域数值仿真,验证了频域理论分析结果的正确性。本文建立的分析方法可推广应用于带延迟反馈控制的多自由度气动弹性系统的颤振稳定性分析。     

大型风力机柔性叶片非线性气弹模态分析

针对风力机尺寸增大,叶片刚柔耦合和气弹耦合特性增强,研究大型风力机转动柔性叶片弯曲与扭转耦合变形下的气弹模态及其稳定性。为准确描述柔性叶片的非线性变形特性,采用"超级单元"将柔性叶片离散成若干个刚体,并由运动副与力元连接构成多体系统,而后通过牛顿-欧拉方程建立叶片非线性动力学方程;气动模型则采用叶素动量理论结合修正的B-L (Beddoes-Leishman, B-L)动态失速模型,计算非定常气动载荷;然后基于变分原理,线性化叶片结构与气动载荷动力学方程,构建转动叶片的气弹线性化状态方程。最后以NREL 5 MW叶片为研究对象,在确定尖速比下,分析大型柔性叶片转动条件下的气弹复模态,计算叶片气弹频率与气弹阻尼比,分析叶片气动阻尼对颤振的影响,探究大型叶片颤振失稳机理。     

金属切削边程中自激振动的实验分析

通过实验，分析说明切削颤振的振动频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定，摩擦自激振动是导致切削颤振的主要原因。     

考虑材料物性热效应热障涂层活塞热特性研究

采用耦合方法研究材料物性热效应对热障涂层活塞热特性的影响.以某柴油机活塞为研究对象,建立耦合模型并验证计算的正确性;基于材料物性参数随温度的变化,分析材料物性热效应对活塞温度场和热应力的影响.结果表明:材料物性热效应对最高温度影响较小,温度波动约2.25％.考虑材料物性热效应的最大热应力为524MPa,比常物性参数的热...     

金属切削过程中自激振动的实验分析

通过实验,分析说明切削颤振的振动频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定,摩擦自激振动是导致切削颤振的主要原因。     

复合材料机翼试验-数值建模方法及气弹分析

针对机翼结构动力学建模中复合材料离散性引起的精度问题,以及求解速度对机翼气动弹性计算速率的影响,提出了结合模态试验和模态法建立动力学模型的方法。为了提高求解速度,基于模态贡献对机翼模态进行了截断;随后进行了全模态和模态截断的静载数值计算与试验验证。缩减模型的求解结果与全模态求解结果相比误差仅为0.25%左右,其相对于试验结果最大误差仅为6.0%,说明试验-数值建模方法能够准确描述复合材料机翼的动力学响应,并且基于模态贡献的模态截断能够缩减模型、大幅提高求解速度而不会影响求解精度;对机翼进行静、动气动弹性分析,结果表明气动弹性对机翼的动力学响应具有不可忽略的影响。     

不同展弦比下扭转叶片振动特性分析

以燃气轮机扭转叶片为研究对象,建立不同展弦比下的叶片结构模型,对叶片的固有频率求解,对叶片不同展弦比下振动特性进行讨论分析,得出各展弦比下叶片的固有振动特性规律.结果表明:定宽度时,叶片的高阶次和小展弦比区域振动频率受展弦比影响更为敏感,且随着展弦比增加,叶片的各阶固有频率均降低;定长度时,叶片的弯曲振动频率,随着展弦...     

磨削轧辊工件系统结构分析与颤振研究

大型轧辊工件磨削颤振对提高工件磨削质量和生产效率有很大影响。为保证大型轧辊工件磨削振动稳定性,详细介绍了采用有限元方法对两种不同轧辊工件支撑结构进行的分析。根据磨削再生颤振理论分析该磨削系统的振动稳定性,通过调整轧辊工件支撑结构可有效避免磨削颤振,并对不同支撑结构的轧辊工件进行磨削试验研究。试验结果验证了采用有限元方法分析的有效性和实用性。     

计及热效应的闭环柔性机械系统的动力学分析

基于柔性多体系统动力学理论对一个刚柔耦合的平面闭环机械系统的动力学特性进行分析。首先推导出不计热效应时的平面机械系统的第一类拉格朗日动力学方程,然后利用热应力理论得到柔性梁的应力-应变关系,进而对系统的动力学方程进行修正以得到计及热效应的系统动力学方程。数值仿真结果显示,当系统运行到奇异点位置附近时,各个动力学特性变量均出现明显的增大趋势;当温度发生变化时,各个构件的位移基本保持不变,但构件的速度、机械臂的轴向变形和轴向约束力则产生明显波动,从而揭示出热应力对系统动力学性态的影响。     

热效应对导弹翼面固有振动特性的影响

以变厚度导弹翼面模型为研究对象,通过有限元仿真,分析了加热状态下翼面模型的瞬态温度场和振动特性的变化过程,并与试验结果做了比较。研究表明,热效应引起材料弹性模量等参数的变化以及结构热应力,两者综合影响下,结构前3阶固有频率降低了。有限元仿真发现,材料弹性模量等参数的变化比热应力对固有频率的影响更大。实测试件温度上升190°C时,结构前3阶固有频率最高可下降1.3%。     

棒料热应力预制裂纹的数值模拟研究

利用ANSYS软件建立棒料的有限元分析模型，并对其温度场和应力场进行仿真计算。采用无交互作用方差法，得出绝热边界对喷水时间的影响比水流速度对喷水时间的影响大的分析结果。实验结果表明：当绝热边界的宽度为0时，V形槽尖端不产生裂纹；当绝热边界的宽度大于0．693mm（V形槽宽度的一半）时，在相同的绝热边界宽度下，水流速度越大，所需的喷水时间就越短，而在相同水流速度下，绝热边界的宽度越大，则所需的喷水时间就越长。为了更好地预制V形槽尖端理想裂纹，应使绝热边界的宽度取最小值，水流速度尽可能地取大值。研究结论对进一步开展热应力实验提供了理论依据。     

阳极氧化层对活塞热负荷的影响研究

为了探究某发动机铝质活塞阳极氧化对其热负荷的影响,借助硬度塞温度测试法及数值分析手段,分别对该发动机原始活塞和阳极氧化活塞进行温度场和热应力计算分析。结果表明,在最大负荷工况下,阳极氧化活塞最高温度较原始活塞最高温度降低了7.1%,其最大热应力较原始活塞最大热应力减小了24.5%,其他区域温度和热应力均有不同程度的减小。阳极氧化工艺降低了活塞的热负荷,同时有利于增强活塞的可靠性,延长其使用寿命。     

考虑齿轮装置热系统的斜齿轮轮齿热态有限元分析

本文以汽车变速箱为研究对象 ,提出了考虑齿轮装置热系统的全工况下斜齿轮轮齿热态特性的计算分析方法。将齿轮装置热网络分析结果作为斜齿轮轮齿传热有限元模型的边界条件 ,运用三维有限元法计算方法 ,分析了斜齿的本体温度场、热应力、热变形 ,得出了有实际意义的结论。     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

烧结机台车体温度场及热应力数值模拟

针对某厂烧结台车主梁失效的问题,借助ANSYS有限元软件,采用间接热力耦合的方法,建立了台车主梁数学模型。根据热传导理论与热弹性理论,模拟其在工作状态下各部位的温度、热应力变化过程。结果表明,烧结台车主梁最高温度区域随烧结时间变化,在烧结开始至600 s左右最大值出现在梁的中心位置,在600s后最高温度区域出现在梁的侧边,台车主梁最高温度达到279℃;热应力极值点一般出现在距中心面最远的位置,最大热应力达到27.6 MPa。通过与测试值的对比验证了仿真结果的可靠性,表明采用有限元方法模拟台车体温度及应力场的变化过程是有效的。     

热辐射处理制备VC涂层的温度-应力场有限元分析

利用ANSYS有限元软件对热辐射处理制备VC(碳化钒)涂层进行建模,分析了涂层厚度、加热温度及加热时间对VC涂层温度场-应力场的影响规律。结果表明,不同温度下涂层沿x轴方向温度变化的趋势均呈上升趋势;涂层最高温度(837℃)与加热温度(850℃)相差15℃左右,温度差值约1.52%;不同厚度下温度的变化趋势均为递减,当厚度为6μm时,温度递减的趋势较平稳,未出现峰值,当涂层厚度增加时,应力值先增加然后减小,在厚度为6.3μm时发生突变,而后呈递增趋势;考虑应力、厚度因素对涂层性能的影响,涂层最佳厚度应为5～6μm。     

机械密封动环变形对端面温度场的影响

在合理的假设条件下,考虑到液膜对动环的热量分配系数,基于液体润滑非接触机械密封稳态传热模型,利用ANSYS软件分别对动环变形前后温度场进行计算,得出动环端面温度分布规律,并分析主轴转速、变形角β、液膜厚度、密封环导热系数等参数对温度场的影响。分析结果表明:变形后温度要明显高于变形前温度;动环的高温区出现在内径处;主轴转速、材料的导热系数对动环端面温度有较大影响。