基于微动滑移摩擦模型的失谐叶盘系统振动分析

在航空发动机叶-盘系统中,由于叶片失谐导致严重的振动局部化,造成局部叶片的高周疲劳,拟采用增加叶根干摩擦的方法降低失谐叶-盘系统振动幅值,减轻其振动局部化程度。基于微动滑移摩擦模型建立叶根阻尼器干摩擦力本构关系,采用等效椭圆代替阻尼器力与位移函数关系的迟滞回线,获得阻尼器的等效阻尼、等效刚度;将等效阻尼、等效刚度作用于叶-盘系统集中参数模型上,建立单个扇区三自由度整周失谐叶-盘系统动力学方程;采用谐波平衡法对其进行振动特性分析,讨论了叶根干摩擦对失谐叶盘系统振动特性的影响。结果表明:叶根摩擦能显著降低系统共振幅值;有叶根摩擦系统较无叶根摩擦系统的共振峰在频率上延后;增加叶根摩擦可有效降低失谐叶-盘系统的振动局部化程度。     

干摩擦阻尼叶片的界面约束力描述及振动响应求解

发展了一种描述复杂运动状态下界面约束力的三维干摩擦接触数值模型,该模型通过在接触界面建立多个摩擦接触点对得到多点分布的界面约束力,可以描述界面的粘滞-滑动共存状态和法向接触正压力不均匀分布。在该模型中还考虑了界面动静摩擦系数的不同和界面的各向异性。采用三维干摩擦接触数值模型和高阶谐波平衡法,计算了某真实围带阻尼结构汽轮机叶片在复杂激励下的非线性振动响应。计算出叶片振动响应在一个运动周期出现多个局部极值,呈含多谐波的周期函数。     

带干摩擦接触的叶根模态阻尼分析方法

发展了一种叶根模态阻尼分析方法,针对叶根干摩擦问题,采用带接触的叶根高保真模型,基于能量耗散原理来进行模态阻尼的计算,此方法主要分为三部分:在ANSYS有限元软件中采用可描述面与面间摩擦接触交互作用的接触单元,建立带干摩擦接触的叶根高保真模型;对其进行模态分析,并在瞬态分析模块中对局部叶根模型进行简谐作用下的强迫振动模拟及求解;根据叶根接触面微滑移下干摩擦产生的耗散能,计算获取模态损耗因子。该方法可以对不同振型下带叶根干摩擦阻尼叶片的模态损耗因子进行预测分析。通过带接触面的真实叶根模型对该方法进行了验证,并分析了不同振型下振幅、转速、摩擦系数以及法向和切向接触刚度对模态损耗因子的影响。     

含摩擦与间隙的失谐叶盘系统振动局部化研究

 针对叶片榫头与轮盘榫槽连接处间隙及摩擦,基于叶盘结构典型集中参数模型,建立含干摩擦、间隙的非线性动力学方程,研究失谐叶盘系统振动局部化。在叶身刚度随机失谐下分析叶盘系统对不同耦合刚度的固有特性及共振响应。结果表明,非线性谐调叶盘系统亦出现振动局部化现象。利用振幅放大系数对线性、非线性失谐叶盘系统振动响应局部化研究,振幅放大系数呈失谐阈值现象,且非线性干摩擦、间隙作用会降低失谐系统振动响应局部化程度。而谐调叶盘系统非线性振动,随气流激励力频率变化,系统呈非简谐单周期运动、多周期谐波运动、混沌运动等多种动力学行为。失谐因素存在会使非线性失谐叶盘系统动力学行为更复杂。     

一种正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型

在Csaba摩擦模型的基础上发展了一种能够考虑接触面摩擦运动过程中正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型。模型将局部微滑移运动与整体宏滑移运动进行了结合,采用在每个时间迭代上逐步分析判断摩擦微元运动状态的方法来描述摩擦运动过程中的黏滞、局部微动滑移、整体宏滑移以及分离状态,能够克服Csaba摩擦模型只能描述局部微滑移摩擦力、并且正压力分布不变的不足。对单谐波和多谐波外力作用下无分离状态及存在分离状态的干摩擦力进行了模拟。计算了凸肩阻尼结构模拟叶片在复杂激励下的非线性振动响应,研究了系统参数对干摩擦阻尼减振效果的影响,为工程中研究具有干摩擦阻尼结构叶片的接触面摩擦力提供了理论依据。     

带凸肩叶片的稳态响应计算及其阻尼减振分析

研究干摩擦理论在航空发动机叶片组振动控制方面的应用，着重分析带凸肩叶片的动力特性及凸肩干摩擦副的阻尼减振规律。在引入凸肩干摩擦非线性连接元概念的基础上，将固定界面模态综合法推广应用于带凸肩叶片组动力有限元模型降阶；提出用阻尼因子解决凸肩干摩擦阻尼大小的度量问题；在稳态特性数值计算中构造了两步迭代算法，改善了Ｐｉｃａｒｄ单步迭代法收敛性差的缺点。编制了相应的计算程序，完成两叶片系统计算模型的数值分析。     

基于微滑移解析模型的干摩擦阻尼叶片稳态响应分析

基于单边微滑移解析模型,建立了阻尼器干摩擦力的本构关系,该模型可以较好地描述摩擦界面粘滞一滑移状态以及在同一时刻阻尼器各局部拉、压应变不同而产生的摩擦力方向的不同。采用等效刚度和等效阻尼对干摩擦力的非线性特征进行了线性化处理。引入干摩擦阻尼因子度量干摩擦阻尼效果。采用谐波平衡法对简化的带阻尼器叶片系统进行了强迫振动响应分析。分析表明：干摩擦阻尼器对叶片的作用体现在阻尼和刚度两个方面,于摩擦阻尼因子是评价干摩擦阻尼效果的一个较好的参数;存在最佳的正压力,使干摩擦阻尼因子最大,响应最小。     

干摩擦阻尼系统动力响应分析的迭代方法

本文提出了一种求解干摩擦阻尼系统稳态动力响应的迭代方法.此方法基于一次谐波平衡,同时保证计算状态下与原始模型下干摩擦阻尼器所消耗的能量相等,从而保证了迭代过程收敛,计算精度与等效粘性阻尼法相当.方法可用来分析带任意多个干摩擦阻尼器的系统,并可方便地与有限元分析程序包相连接.算例表明,计算结果与直接积分法所得结果吻合.     

基于硬涂层的主动失谐整体叶盘建模与分析

通过在整体叶盘各扇区叶片上涂敷不同厚度的硬涂层可以将主动失谐减振与硬涂层阻尼减振技术简单而有效地应用于整体叶盘。为了探究该方法的减振特性,首先给出了利用单个失谐扇区的结构矩阵组集成完整主动失谐叶盘结构矩阵的方法,并利用泰勒展开和最小二乘法建立了叶片上的涂层厚度与涂层引起的叶片失谐矩阵这两者的近似关系。在此基础上,利用公称模态子集法对失谐叶盘结构进行减缩建模。接着,通过与完整有限元的计算结果对比验证了所提出的近似关系与减缩模型的正确性。最后,利用该减缩模型和蒙特卡罗模拟分析了行波激励下基于硬涂层的主动失谐叶盘振动特性。研究表明:叶盘基体随机失谐下,该方法可以明显降低整体叶盘的响应水平。     

非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究现状

综述了非线性干摩擦阻尼结构叶片系统的动力学研究现状.引述国内外大量文献,对非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究中的5个主要问题进行了讨论,它们是干摩擦阻尼结构叶片非线性动力学方程的求解方法、界面摩擦模型简化、接触运动学模型、叶片主结构模型的简化、摩擦约束叶片系统的非线性动力学行为.阐述了常用的各种模型及求解方法的优缺点,最后并提出了该领域值得进一步研究的几个关键问题.     

动力学在振动给料机中的应用

本文介绍了带有摩擦阻尼的振动给料机的结构特点,建立了振动给料机在既有粘性阻尼又有摩擦阻尼的情况下受简谐激励振动时的力学模型。通过将运动微分方程中的理想干摩擦阻尼力展开为Fourier级数,取级数展开的第一项作为近似,求出了振幅及相位差角的一般表达式。最后应用Matlab语言实现了振幅、相位的参数计算,绘制出不同粘性阻尼和摩擦阻尼时幅频特性曲线和相频特性曲线。并与之结合,分析讨论了理想干摩擦阻尼对幅频特性和相频特性的影响,指出了摩擦阻尼与粘性阻尼结合可以有效降低共振时的振幅,且共振时,若摩擦力按线性增加则振幅按线性衰减;而粘性阻尼较小时,理想干摩擦阻尼力对相频特性的影响极为明显。     

裂纹叶片分布对失谐叶盘结构振动特性的影响*

摘要：基于有限元实体建模方法,建立了含穿透型裂纹的失谐叶盘结构有限元模型,揭示了两个裂纹叶片的分布情况对失谐叶盘结构振动特性的影响规律。研究表明,两个裂纹叶片的分布情况对失谐叶盘结构的基频以及模态局部化程度均有较大影响,并发现当两个裂纹叶片处于相邻位置时,失谐叶盘结构的基频最小,模态局部化程度最高,且该现象在弱耦合条件下尤为突出。而离心力(转速)对含两个裂纹叶片的失谐叶盘结构振动局部化有减弱作用。     

救护直升机机载急救单元减振优化设计

针对某型救护直升机振动特点,采用金属干摩擦阻尼可调式隔振器对机载综合急救单元进行隔振优化设计,在隔振器干摩擦阻尼调节范围内,测试多组隔振器摩擦力曲线,应用谐波叠加法模拟直升机客舱底板激励,并通过仿真优化计算确定最佳摩擦力曲线,进而确定隔振器阻尼最佳工作状态。优化结果表明机载综合急救单元采用该型隔振器,能使加速度均方根响应降低78.75 %,说明该隔振器具有良好的隔振减振性能,适用于直升机机载振动环境。     

《多点敷设支撑层的粘弹性约束阻尼梁振动分析》

针对夹层约束阻尼梁结构的减振特性进行深入研究,在其基础上扩展多处敷设增设支撑层的约束阻尼,建立了多点铺设增设支撑层约束阻尼梁的振动特性模型,利用粘弹性材料的Maxwell模型、假设模态法、有限元理论和力学原理,结合功能特性方程和Lagrange方程,导出了增设支撑层约束阻尼梁的振动位移响应方程。通过对敷设双支撑约束阻尼简支梁在支撑层厚度变化的参数研究,可以看到增设适当厚度的支撑层能够达到更好的减振效果。     

基于微滑移模型的B-G型叶片干摩擦缘板阻尼器减振特性研究

在干摩擦接触面间引入弹性剪切层来模拟干摩擦接触,考虑摩擦接触界面在振动过程中可能经历完全粘滞、局部滑移、完全滑移三个阶段,提出一种改良的微滑移摩擦阻尼模型。在该阻尼模型基础上对摩擦力-位移迟滞曲线进行了仿真,得到了符合工程实际的迟滞曲线;分析了不同外力下接触面上的摩擦分布,揭示了微滑移模型的本质;利用一次谐波平衡与等效线性化相结合,研究多种参数对阻尼器等效刚度和等效阻尼及减振特性的影响,得到的减振规律为工程中该类阻尼器设计提供了指导。     

级间接触耦合的失谐叶盘模态局部化问题研究

基于有限元实体建模方法,建立了燃气轮机拉杆转子中两级叶盘系统有限元模型,分析比较了有无级间接触耦合作用下叶盘系统的模态特性,重点研究了轮盘级间接触耦合效应对叶盘系统频率转向特性的影响。研究表明,级间接触耦合作用下出现了叶盘耦合振动的复杂振动形式,振动能量不再局限于单级叶盘;级间耦合作用导致叶盘系统的频率转向特性发生改变,频率转向区内的模态不再高度密集,降低了叶盘系统对失谐的敏感度。建立了叶片刚度失谐的两级叶盘系统有限元模型并进行模态分析,结果显示失谐叶盘系统模态局部化程度较低。     

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.     

一种求解干摩擦带冠叶片动力学响应的方法

考虑相邻叶冠之间的接触摩擦作用,将扭形带冠叶片简化为自由端带有集中质量的悬臂梁,冠间接触采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟,基于Timoshenko梁理论和库仑摩擦定理,提出了一种干摩擦扭形带冠叶片动力学响应的数值求解方法。基于所提方法,分析了叶片安装角和扭角对干摩擦叶片动力学特性的影响,并通过有限元方法验证了求解结果。研究结果表明:随着安装角和扭角的增加,会削弱冠间接触表面的减振效果,但并不会对最优法向接触压力产生影响;并且,相比于有限元方法,所提方法在保证求解精度的情况,具有较高的求解效率。此研究结果能够为旋转扭形叶片冠间阻尼结构的设计和优化提供理论指导。     

基于增量谐波平衡法的汽车转向系非线性动力学特性研究

汽车转向系的振动会导致车辆行驶不稳定,从而引发车祸.因此在考虑间隙与干摩擦非线性因素的基础上,建立了独立悬架汽车转向系振动的四自由度非线性动力学模型,对间隙分段函数采用了多项式曲线拟合;应用增量谐波平衡法和插值技术求解了多自由度强迫型非线性振动系统解的基波与超谐波成分,对其极限环幅值进行了预测,并与四阶RK法所计算的结果进行对比分析,证明了该方法的快速性与准确性;在此基础上分别分析了系统的幅频与相频特性,间隙与干摩擦因素对系统振动特性的影响;研究结果对如何消除转向系振动与其振动的非线性控制具有理论指导意义.     

干摩擦LQ控制系统在简谐激励下响应的递推算法

本在用增量谐波平衡法求解系统响应和用子结构法求解Riccati方程的基础上，进一步研究了单自由度含有粘性阻尼双线性滞迟恢复力LQ控制系统在简谐激励下的响应计算问题，并给出相应算例，为干摩擦系统在工程中的应用提供了理论依据。