含预紧力失谐的叶盘结构振动局部化问题研究

在工程实践中发现叶盘结构存在一种新的失谐——预紧力失谐,基于一个含预紧力的叶盘结构连续参数模型,对比分析了预紧力失谐和刚度失谐下叶盘结构的振动特性,揭示了预紧力失谐对叶盘结构振动响应局部化的影响规律.研究发现,预紧力失谐不会导致模态局部化,但能导致叶盘结构出现振动响应局部化,在相同失谐强度下,预紧力失谐所导致的叶盘结构振动响应局部化程度与固有参数失谐相当.因此,预紧力失谐不能通过传统的检测手段如模态实验来发现.这些结果一方面完善了失谐叶盘结构的研究内容,一方面为叶盘结构的设计和制造提供了理论指导.     

含整圈拉筋叶盘系统模态局部化问题研究

建立了含整圈拉筋叶盘系统有限元实体模型,对比分析了有无拉筋叶盘系统的固有特性和模态振型,揭示了整圈拉筋对叶盘系统固有频率及模态局部化的影响规律。研究表明,由于整圈拉筋的存在增大了叶片间的耦合强度,使得叶盘系统固有频率增大,系统的模态分布不再高度密集,且弱化了离心载荷对叶盘系统的应力刚化效应;整圈拉筋的存在导致叶盘系统频率转向特性曲线的相对频率间隙增大,降低了叶盘系统对失谐的敏感度,使得叶盘系统的模态局部化程度减小。     

失谐叶盘系统受迫振动响应摄动法比较研究

基于质量-弹簧模型,研究了在不同系统参数下,经典摄动法、修正摄动法和自适应摄动法求解失谐叶盘系统受迫响应的应用特点。通过对3种摄动法计算结果的比较分析,确定了3种摄动法对不同失谐强度、耦合强度、粘性阻尼比等参数的适用条件和应用特点。因此,本文的结论对于应用不同摄动法在求解失谐叶盘系统受迫响应问题时具有指导意义。     

频率转向特征对失谐叶盘模态局部化的作用

基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对频率转向区内的系统固有频率及叶片模态振型的影响,提出了一个描述模态局部化程度的参数,仿真研究了频率转向特征对失谐叶盘模态局部化程度的作用规律。研究表明,频率转向曲线之间关于节径的最小间隙(转向频率间隙)是反映频率转向特征的重要参数,并存在一个转向频率间隙的极小值点,在该极值点附近,频率转向区内的模态对叶片失谐非常敏感,并会导致模态局部化程度剧烈变化。     

离心压缩机叶轮材料属性失谐对其振动局部化的影响研究

为研究离心压缩机叶轮材料属性失谐对其振动局部化的影响,将叶轮材料的3个代表属性杨氏模量、泊松比和密度,使用正态分布函数生成随机序列.通过有限元方法,将其赋值于叶轮单元体,获得正态失谐分布.进一步,利用ANSYS软件,对叶轮由于材料属性失谐导致的振动模态局部化现象特别是固有频率的影响进行数值分析.研究发现,随着失谐幅值的...     

叶盘结构频率转向特征及失谐敏感性实验研究

搭建了用于失谐叶盘结构固有特性及失谐敏感性研究的实验平台,对谐调叶盘结构的频率转向现象进行了实验研究,验证了以往理论分析和有限元仿真中发现的频率转向特征和模态振型转换现象;通过在叶尖粘贴不同的质量块,模拟了三种典型的叶片失谐形式,实验研究了失谐叶盘结构的模态局部化问题;针对同一叶片失谐形式下不同的模态密度区域,实验研究了模态密度对失谐敏感性的影响规律。实验结果与有限元实验仿真结果吻合较好。     

由涂层引入失谐的整体叶盘集中参数建模与振动特性分析

为了研究涂层参数失谐对整体叶盘振动特性的影响,创建含涂层的两自由度扇区集中参数模型,引入四种常见的主动失谐形式,详细分析了涂层质量、刚度、阻尼等参数失谐对系统振动特性的影响规律。创建含涂层参数失谐的整体叶盘集中参数模型,并由涂层引入常用的谐波、交替、线性及伪谐波四种形式的主动失谐。建立失谐后整体叶盘结构的运动方程,确定求解其固有频率及振动响应的方法,并给出了评价失谐程度的量化参数。通过实例分析了由涂层引入主动失谐后叶盘结构的振动特性。研究表明,叶盘系统发生由涂层引起的主动失谐后,系统最大响应随失谐量的增大呈现先上升后下降的趋势,有“阈值”现象。     

含呼吸式裂纹的失谐叶盘系统响应特性研究

含张开式裂纹的叶盘系统无法准确地反映其受迫振动响应特性,为此,基于细梁理论和线弹性断裂力学理论建立了含呼吸式裂纹的失谐叶盘系统数学模型,对比分析了呼吸式裂纹、张开式裂纹对失谐叶盘系统固有特性和振动响应的影响,揭示了呼吸式裂纹对叶盘系统振动响应局部化的影响规律。研究表明:呼吸式裂纹使得振动响应呈现复杂的非线性特征;此外,与张开式裂纹模型相比,基于呼吸式裂纹模型的叶盘系统对失谐更敏感。      

IHB方法在含强非线性摩擦力失谐叶盘系统响应特性研究中的应用

针对目前谐波平衡法分析高维非线性动力学系统存在求解困难等问题,文中基于增量谐波平衡法(incremental harmonic balance method,IHB法)能将高维非线性方程组转化为线性方程组进行求解的优点,将其推广应用到含强非线性干摩擦力失谐叶盘系统振动响应特性研究中,成功避开谐波平衡法必须求解非线性方程组的问题.研究表明,推广后的IHB法能较好地解决含强非线性摩擦力失谐叶盘系统响应求解的诸多问题,并且运用该方法成功发现含非线性摩擦阻尼的谐调叶盘系统也可能产生振动能量局部化现象.     

失谐对叶片-轮盘结构振动特性的影响

研究了失谐对叶片—轮盘结构系统振动特性的影响。将叶片模拟为固定在轮盘上的悬臂梁模型,采用Hamilton变分原理和Galerkin方法,导出了系统的运动方程表达式。求解状态方程的特征值问题获得系统的特征向量。以一个含16个叶片的叶片—轮盘结构为例,分析了它的振动模态。结果表明,失谐会导致系统的振动模态出现局部化现象。分析了叶片的失谐量和轮盘的转速对结构振动模态局部化的影响。     

某型涡轮盘/叶片/轴的耦合振动分析

某型涡轮盘/叶片/轴的耦合振动分析为某型涡轮结构设计的一个重要工作内容。本文首先采用UG软件对某型涡轮盘/叶片以及某型涡轮盘/叶片/轴进行三维实体建模,导入ANSYS软件建立了其耦合振动分析的有限元模型,并分别对其进行了静频与动频的计算与分析。计算结果表明:在工作转速范围内,该型涡轮盘/叶片/轴不存在危险振动。本文的工作为某型涡轮转子的设计提供计算分析依据。     

高速空气静压喷漆主轴涡轮盘减振降噪研究

涡轮盘叶片在驱动空气静压喷漆主轴高速旋转时,其振动会造成疲劳与噪声。基于弹性结构理论提出一种设计方法,减少涡轮盘结构振动矩阵密集特征值出现的频率,通过设计非均匀叶片布局与进气构型减少可能的振动及噪声。选取叶片上的点作为测试点,分析其模态及加速度谱密度函数曲线,曲线的平稳度表征振动、能量及噪声的分布。仿真对比结果表明非均匀叶片结构布局与进气构型的噪声能量信号在其工作频率范围内更平坦,有效的降低了结构振动及噪声。     

基于键合图的失谐叶盘系统振动试验方法研究

以适用于多能域系统建模的键合图为工具,提出了一种能应用于复杂叶盘系统动力学特性研究的模拟试验方法,建立了叶盘系统的键合图模型和相应的动力学试验模型,利用该方法在指导叶盘系统动力学模拟试验时,能快速、简便而又直观地得到系统动力学特性研究结果,从而为工程中复杂叶盘系统的动力学研究提供了新的方法和思路。     

带气膜孔的失谐整体叶盘的模态研究

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机的计算效率与模拟的准确性,对经典混合界面子结构模态综合法(HISCMSM)进行改进,采用改进的HISCMSM建立了带气膜孔的失谐整体叶盘的有限元模型(FEM)并对其进行了模态分析,与高保真有限元模型方法(Finite element model method,FEMM)相比,相对误差≤0.79%,比整体高保真FEMM和经典的HICMSM计算效率分别提高31.01%～55.78%,0.89%～5.45%,研究中考虑了气膜孔的影响,发现气膜孔使得叶盘的模态频率降低,其中气膜孔的大小使得模态频率先减小后增大再减小,气膜孔的排列及角度的改变对叶盘模态频率的影响不大,而气膜孔数对其影响较大。为叶盘结构的设计提供了一定指导意义,为下一步的动力响应研究奠定了基础。     

有辐板阻尼的齿轮传动系统的复模态分析

本文以薄辐板加阻尼结构的航空齿轮传动系统为研究对象，建立了系统的动力学模型，进而用复模态分析方法求解了系统的复频率、复振型和因啮合刚度波动引起的自激振动响应．计算结果明确显示了辐板阻尼在齿轮副相对振动及辐扳扭振中的作用．     

基于FE-ERSM航空发动机叶盘结构可靠性研究

为了更准确地描述航空发动机叶盘结构的变形以及控制的合理性，提出了一种高效高精度的概率分析方法，即有限元-极值响应面法（finite element extremum response surface method, 简称FE-ERSM）。该方法与响应面法（response surface method，简称RSM)和蒙特卡罗法（Monte Carlo method，简称MCM)相比，在不降低精度的情况下，效率显著提高，具有非常重要的工程应用价值。在分析中考虑了典型载荷，选取输入变量且考虑了参数的不确定性等因素。通过概率分析，不仅获得了其径向变形可靠度和径向变形以及应力场模拟样本、极值响应面、相对概率分布,而且对其径向变形和应力场进行灵敏度分析，得到了影响叶盘结构径向变形以及应力场分布的主要影响因素。最后，将FE-ERSM与RSM和MCM比较分析，验证了该方法在航空发动机叶盘结构分析中的合理性。     

某机载电子设备振动模态与频响分析

首先从模态振型叠加的角度分析了正弦激励下具有比例阻尼的系统输出位移响应,讨论了一般粘滞阻尼时系统用复模态参数表示的频率响应函数。对给定的工程算例,运用MSC.Patran和Nastran软件进行电子设备的模态分析、扫频振动以及随机振动的频响分析和数值仿真。最后基于模态叠加理论分析了系统的冲击响应问题,并计算了简化模型在给定冲击条件下的位移响应。     

弯曲振动圆盘振动参数设计方法

弯曲振动圆盘作为超声珩磨的重要传声组件，其参数设计好坏对加工效果起着至关重要的作用。文中通过对弯曲振动圆盘固有频率的几种计算方法与实验结果的比较，得出了合适的圆盘振动特性参数计算公式；通过实验，发现圆盘的振动是以弯曲振动为主，且存在一定反射波的迭加；论证了局部共振理论，是复合系统的某些频率与工具杆在固定一自由条件下的谐振频率一致或接近时出现的现象。所获得的结论，对弯曲振动圆盘的尺寸设计和应用具有一定的参考价值。