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.     

整体叶盘铣削参数的优化

针对刀具的磨损和加工效率的问题,通过使用硬质合金刀具对整体叶盘(TC4)切削加工获取参数,根据试验数据建立数学模型,运用遗传算法对目标函数进行优化来解决。以Visual Studio 2010为开发工具,MATLAB为算法工具,SQL Server 2008为数据库系统管理软件,建立了铣削参数优化模块,提高了加工效率,降低了刀具磨损。     

硬齿面滚剃刀的参数化建模及振动特性分析

介绍了基于Pro/E的硬齿面滚剃刀参数化建模方法,运用ANSYS软件对滚剃刀的振动特性进行了有限元分析,计算出了滚剃刀的固有频率和振型,以避免共振的发生,提高硬齿面的加工精度。同时也为滚剃刀的结构优化设计和进一步的动力学分析提供了理论依据。     

硬涂层参数对基础激励作用下悬臂梁振动特性的影响分析

在硬涂层阻尼减振研究中,迫切地需要创建硬涂层复合结构的分析模型,进而对硬涂层的动力学减振机理给予理论解释。基于Oberst梁理论,创建了基础激励作用下硬涂层复合悬臂梁的解析分析模型,并推导出求解复合梁固有频率、振动响应和振动应力的解析表达式。进一步,对硬涂层复合悬臂梁进行实例研究,用试验及有限元法验证上述解析推导的正确性。应用所创建的硬涂层复合梁解析模型,分析了硬涂层参数(包括弹性模量、损耗因子、涂层厚度)对悬臂梁振动特性的影响规律。结果表明,随着硬涂层弹性模量、损耗因子、厚度的增加,复合梁总体的抗弯刚度与损耗因子均相应地增大,共振响应及共振应力减小,说明增加硬涂层的上述参数有助于提高复合结构的减振效果。     

通过整体叶盘切缝的振动抑制方法初探

针对航空发动机整体叶盘设计在进一步降低发动机质量、减少连接件复杂性的同时,也带来阻尼不足引起的振动问题,首先,提出了一种基于叶盘切缝并辅以填充物的方法,使系统在振动过程中产生非弹性碰撞能量损耗以及填充材料的阻尼损耗,从而为整体叶盘振动提供额外的阻尼;其次,建立了切缝整体叶盘与切缝填充后的时变参数动力学简化模型;最后,分别从仿真与实验的角度对切缝整体叶盘与切缝填充后的自由振动响应进行了分析,并利用希尔伯特变换法,识别了整体叶盘结构的瞬时频率以及瞬时阻尼比。结果表明,整体叶盘切缝的碰撞与填充物可以增加系统阻尼,能够起到抑制振动的作用。     

整体叶盘多通道电解加工工具运动轨迹及加工参数分析

整体叶盘扭曲叶片型面加工至设计要求之前,毛坯的叶间通道加工是不可缺少的工艺。针对整体叶盘多通道电解加工三轴运动的特点,先将叶片理论型面的参数转换成整体叶盘的叶间通道的参数,再利用最小二乘法生成通道型面的拟合直线,进一步确定管状工具的运动位置。工具的运动轨迹是三轴组合运动的结果,根据工具的运动状态逆向推算即可获取联动三轴各自的加工参数。最后在整体叶盘多通道电解加工机床上开展试验研究。试验表明,运行上述参数可以加工出符合要求的叶间通道。     

风电叶片三维参数建模及振动分析

利用目前风力机叶片设计普遍采用的优化设计方法Wilson设计方法,通过MATLAB编程,开发了小型叶片气动设计的应用程序,并利用该程序设计了一台3kW小型水平轴风力机叶片.采用MATLAB和ANSYS共同建立了风力机叶片三维有限元参数模型,MATLAB编制的建模程序提高了初期设计效率,缩短了ANSYS分析前处理时间.在此基础上进行了叶片固有振动特性计算,分析了叶片的振动特性及其与结构参数之间的关系,分析方法和结果对风电叶片的结构设计和动力分析有一定的参考价值.     

整体叶盘超硬磨料柔性抛光轮几何参数与力学性能分析

整体叶盘是航空发动机关键部件,采用超硬磨料柔性抛光轮的数控抛光已成为替代人工打磨、提高整体叶盘表面质量的有效方式之一。文章以复杂母线超硬磨料柔性抛光轮为对象,分析建立等效直径及抛光力模型,从而实现抛光过程几何参数和力学性能的优化。其中,利用测力仪将抛光轮几何参数转化成力学参数,建立等效参数计算模型,通过关系式反推获得抛光轮的等效直径,从而改善动态直径测量的不准确所带来的抛光去量偏差;设计单因素正交试验测量不同加工参数下的抛光力,及各因素对抛光力的影响规律,进而在抛光轮稳定工作状态下,建立抛光力的经验模型,可用于整体叶盘数控抛光过程中的真实抛光力预测。实验证明,等效直径测量精度较动态测量可提升2.02%,抛光力的实际值和模型拟合值贴合度非常好,相关系数达到0.999。     

Application of Improved Hybrid Interface Substructural Component Modal Synthesis Method inVibration Characteristics of Mistuned Blisk

The large and complex structures are divided into hundreds of thousands or millions degrees of freedom（DOF） when they are calculated which will spend a lot of time and the efficiency will be extremely low. The classical component modal synthesis method （CMSM） are used extensively, but for many structures in the engineering of high-rise buildings, aerospace systemic engineerings, marine oil platforms etc, a large amount of calculation is still needed. An improved hybrid interface substructural component modal synthesis method（HISCMSM） is proposed. The parametric model of the mistuned blisk is built by the improved HISCMSM. The double coordinating conditions of the displacement and the force are introduced to ensure the computational accuracy. Compared with the overall structure finite element model method（FEMM）, the computational time is shortened by23.86%–31.56%and the modal deviation is 0.002%–0.157% which meets the requirement of the computational accuracy. It is faster 4.46%–10.57% than the classical HISCMSM. So the improved HISCMSM is better than the classical HISCMSM and the overall structure FEMM. Meanwhile, the frequency and the modal shape are researched, considering the factors including rotational speed, gas temperature and geometry size. The strong localization phenomenon of the modal shape’s the maximum displacement and the maximum stress is observed in the second frequency band and it is the most sensitive in the frequency veering. But the localization phenomenon is relatively weak in 1st and the 3d frequency band. The localization of the modal shape is more serious under the condition of the geometric dimensioning mistuned. An improved HISCMSM is proposed, the computational efficiency of the mistuned blisk can be increased observably by this method.     

The Dynamic Modeling and Vibration Analysis of the Large-Scale Thread Whirling System Under High-Speed Hard Cutting

□ This research took the large-scale thread whirling system as the object, to study the effect of supporting and holding way on the dynamic response of the workpiece system. Considering the specialties of large-scale thread whirling system and high-speed hard cutting technology, the theoretical dynamic model of the workpiece system was set up based on the Generalized Polynomial Assumed Mode Method after simulating cutting force by Deform 3D. Then, the natural frequency and the dynamic response characteristic were analyzed through solving the dynamic model with the Runge–Kutta method; the effect of hold devices as well as cutting position on the natural frequency of workpiece system were studied; and the vibration suppression capability of system damping and holding stiffness were also discussed. In the end, the large-scale thread whirling experiment was carried out to study the relationships between holding parameter, vibration amplitude and roughness. The results show that floating rests, holding stiffness and system damping play important roles in the vibration suppression during thread whirling process, and it is appropriate to set the holding ratio between 40% and 50% or between 65% and 70% in this case to improve machining quality.     

定向穿越扩孔钻进软硬夹层钻头振动特性研究

针对管道铺设定向穿越扩孔施工钻遇软硬夹层时扩孔钻头过量磨损、掉齿和掉牙轮乃至发生灾难性埋井事故等工程问题,通过有限元方法建立全尺寸扩孔器动态破岩的非线性动力学三维仿真模型,研究了扩孔器在软硬夹层钻进时的振动特性,给出了扶正器的结构参数、回拖力和转速组合的临界参数。结果表明,扩孔器在软硬夹层钻进时其横向振动加速度峰值、加速度有效值分别为纵向振动的5.3倍、5.2倍,说明扩孔器横向振动过于剧烈是导致其过早失效的根本原因;安装扶正器对扩孔器在软硬夹层钻进时有非常明显的减振效果,其横向振动强度比无扶正器时减小了77.6%,钻速提高了57.5%。     

带有硬涂层的球轴承应力场分析

在建立名义点接触问题有限元模型的基础上，计算了不同涂层厚度下6309深沟球轴承的亚表层应力场，首次提出了一个涂层膜厚的无量纲参数ξ。结果表明，当涂层厚度参数ξ小于0．035时，接触区内的Mises应力和最大剪应力的最大值及其所在深度较之无涂层时无显著变化；与无涂层的情况不同，涂层体系表面接触中心处的Mises应力不为零；涂层／基体界面上的Mises应力的最大值出现在接触中心处，最大剪应力在偏离接触中心处出现。     

二硫化钼振动涂敷系统研制

二硫化钼（MoS2）振动涂敷技术通过将四度空间振动台、蜂窝状振动盒、鼓风机、抽风机、控制装置和执行装置等组合运用,实现了振动与分离功能,采用特殊的 MoS2造粒料并设计合理的操作工艺,实现了小型金属零件 MoS2振动涂敷经实际生产验证可替代人口涂敷,零件经涂敷后具有表面光滑、无浮粉、环保芯特点。     

多场耦合多方向振动俘能器建模及响应分析

针对多方向振动俘能器对低频、低幅值激励的响应输出性能低等问题,在振动俘能结构中引入非线性磁吸力,提高俘能器的响应频带和能量转换效率。研究了非线性磁振子模型,建立了基于广义Hamilton变分原理的横、纵向振动系统机电耦合模型,对系统动力学方程进行无量纲化并数值求解。搭建了振动俘能器性能测试平台,开展了多场耦合振动俘能器频谱特性及响应输出的分析实验。结果表明,引入磁铁可显著提高系统能量转换效率,当磁铁间距15mm、激励幅值0.5m/s~2时,相比无磁力输入的情况,系统响应电压提高了6倍左右,谐振频率从18Hz降至9.5Hz左右,解决了压电俘能器频带窄、响应频率高及输出电压低等问题。     

轧辊磨床托瓦松动的动力学建模及振动特性分析

由于轧辊磨床托瓦松动故障的动力学行为直接影响磨削工作状态,故基于磨床双时延模型,建立了轧辊磨床托瓦松动的动力学模型,研究了托瓦松动时磨削系统的动力学特性。通过对正常工况和不同间隙托瓦松动工况的仿真分析,获得了相应的振动响应和包络谱特征,仿真结果与试验数据较一致,验证了轧辊磨床托瓦松动的动力学模型的有效性和准确性。     

硬盘驱动器的冲击振动响应与控制

硬盘驱动器是计算机最重要的外存储设备。由于硬盘抗冲击振动问题的重要性和复杂性,许多研究者对此问题从各个方面进行了研究。本文从硬盘的基本结构与工作原理入手,分析了硬盘的头盘系统在冲击振动作用下的响应特点及其失效机理,并对国内外有关提高硬盘抗冲击振动性能的研究进行了较为系统的回顾与分析,最后阐述了硬盘冲击振动的控制方法和原理。     

一种实用振动工艺系统的建模及振动分析

振动系统常用于处理机械零件,但是缺少实用的理论模型。本文针对一种典型而实用的振动工艺系统,提出了一种基于微分方程的数学模型,同时进行了力学与运动学分析。