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作者

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含连接间隙的折叠翼舵的非线性参数辨识方法研究

含连接间隙的折叠翼舵的非线性参数辨识方法研究

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：任彦松马志赛丁千天津大学机械工程学院天津市非线性动力学与控制重点实验室

折叠翼舵的折叠位置处存在连接间隙,所引发的集中式刚度非线性会给飞行器动力学特性预示带来挑战,然而受限于非线性系统辨识理论的不足,现有面向折叠翼舵的非线性参数辨识应用研究仍处于初级阶段。针对折叠翼舵连接处存在间隙非线性的问... 详细信息

折叠翼舵的折叠位置处存在连接间隙,所引发的集中式刚度非线性会给飞行器动力学特性预示带来挑战,然而受限于非线性系统辨识理论的不足,现有面向折叠翼舵的非线性参数辨识应用研究仍处于初级阶段。针对折叠翼舵连接处存在间隙非线性的问题,提出采用时域非线性子空间方法对折叠翼舵的非线性参数进行辨识,具体如下:首先建立折叠翼舵的简化模型,在连接位置处设置间隙,施加白噪声激励并拾取响应信号,利用间隙处响应信号的概率密度函数辨识局部间隙值,基于激励和响应信号对整体模型进行非线性系统辨识,得到系统的标称线性频响函数和间隙非线性刚度,最终将辨识结果与理论值进行对比完成辨识方法的可行性验证。进一步地,对现有时域非线性子空间方法进行改进,使其具备同时辨识折叠翼舵中局部线性和非线性连接参数的能力,并完成辨识方法的可行性验证。

关键词：折叠翼舵间隙非线性系统辨识时域非线性子空间

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环形超构表面设计及对薄板结构振动声辐射的抑制

环形超构表面设计及对薄板结构振动声辐射的抑制

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第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：刘凤石鹏涛徐艳龙杨智春西北工业大学航空学院航空结构工程系

通过弹性波超材料或声学黑洞进行波调控,进而实现结构声辐射抑制是近年来研究人员关注的热点。弹性波超构表面具有与弹性波超材料和声学黑洞类似的波调控能力,然而,还未见有利用弹性波超构表面进行薄板结构振动声辐射抑制的报道。本文... 详细信息

通过弹性波超材料或声学黑洞进行波调控,进而实现结构声辐射抑制是近年来研究人员关注的热点。弹性波超构表面具有与弹性波超材料和声学黑洞类似的波调控能力,然而,还未见有利用弹性波超构表面进行薄板结构振动声辐射抑制的报道。本文提出了一种由声学黑洞单胞构建的弹性波环形超构表面,通过其对振动的全反射,实现了在低于单个声学黑洞截止频率的宽频范围内,四边固支薄板的振动声辐射抑制。与传统仅包含单个声学黑洞的薄板和相应的均匀板相比,环形超构表面板的辐射声功率和声辐射效率均大幅降低。声辐射抑制的机理为环形超构表面的全反射效应结合环形结构封闭的几何特性使得振动在声学黑洞单胞内来回反射,增强了声学黑洞效应,且环形超构表面改变了振动的重新分布,使得声与振动解耦,振动无法有效辐射声能。本文的设计通过声振解耦的方式实现了声辐射抑制,提供了一种新型的无损耗轻质的声辐射抑制方法。

关键词：环形超构表面声辐射抑制全反射声振解耦

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螺栓连接转子的试验模型动力学相似设计方法研究

螺栓连接转子的试验模型动力学相似设计方法研究

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：李雷罗忠石宝龙孙凯东北大学机械工程与自动化学院东北大学佛山研究生创新学院

航空发动机转子系统带有多处螺栓连接结构,连接界面的接触状态在发动机工作过程中不断变化,进而影响转子系统的振动特性。直接对航空发动机转子系统开展试验研究面临试验成本高、周期长、风险等限制,利用相似理论设计缩比模型预测全尺... 详细信息

航空发动机转子系统带有多处螺栓连接结构,连接界面的接触状态在发动机工作过程中不断变化,进而影响转子系统的振动特性。直接对航空发动机转子系统开展试验研究面临试验成本高、周期长、风险等限制,利用相似理论设计缩比模型预测全尺寸原型的动力学特性,可有效解决全尺寸试验问题,从而降低试验成本、缩短研发周期。然而,由于螺栓连接参数与转子尺寸参数的全部物理关系尚不明确,难以推导螺栓连接转子的相似关系。针对此问题,提出了螺栓连接转子的试验模型动力学相似设计方法,基于广义方程推导了螺栓连接结构的相似关系,所提相似关系可实现不同材料的预测。通过两个数值算例验证了所提相似关系的有效性,分别为风扇转子系统和双转子系统。数值算例中考虑了双转子系统不同激励位置、旋转方向和转速比的多种工况,利用相似缩比模型预测了原型转子的幅频特性曲线、频率成分以及螺栓连接的弯曲刚度,验证了所提相似设计方法的有效性。研究结果可指导航空发动机转子系统的相似缩比模型设计与振动特性复现。

关键词：螺栓连接转子动力学相似缩比模型设计振动特性

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实验仿真混合振动-声调制特征驱动的螺栓松动智能识别研究

实验仿真混合振动-声调制特征驱动的螺栓松动智能识别研究

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：李健斌张振同济大学航空航天与力学学院

过去十年中基于振动-声调制检测螺栓松动得到了越来越多的研究。然而,传统的检测指标非线性系数通常是在理想的波-界面接触模型基础上提出的,当检测对象同时受到结构非线性和材料非线性等多重影响时,非线性系数与扭矩的相关性较差。本... 详细信息

过去十年中基于振动-声调制检测螺栓松动得到了越来越多的研究。然而,传统的检测指标非线性系数通常是在理想的波-界面接触模型基础上提出的,当检测对象同时受到结构非线性和材料非线性等多重影响时,非线性系数与扭矩的相关性较差。本文基于振动-声调制幅值特征建立支持向量回归模型来检测螺栓剩余扭矩。首先,考虑材料固有非线性和耗散非线性,对铝制及复合材料制的螺栓连接件的振动-声调制响应进行了有限元模拟及实验。然后,混合不同工况下仿真和实验结果作为训练样本建立机器学习,最后实现螺栓剩余扭矩的识别。结果表明,基于非线性幅值驱动的支持向量回归模型检测螺栓剩余扭矩的精度高于传统的非线性系数。该方法通过将复杂工况仿真数据纳入训练来提升机器识别效果并减轻实验成本,为实现更高效可靠的螺栓扭矩监测提供了一种方案。

关键词：螺栓连接件结构健康监测振动-声调制支持向量回归非线性声学

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不同正则化方法动载荷识别对比

不同正则化方法动载荷识别对比

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第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：谷义恩杨智荣高海波陈照和唐元章中国特种设备检测研究院结构研究所武汉理工大学船海与能源动力工程学院

基于Green核函数动载荷识别对周期性动载荷及冲击载荷具有很好的识别效果,但由于求逆过程中存在病态性问题,不同的正则化技术对载荷识别精度影响较大。本文以CNG气瓶为对象,研究了经典的Tikhonov正则化、截断奇异值正则化(TSVD)与共轭... 详细信息

基于Green核函数动载荷识别对周期性动载荷及冲击载荷具有很好的识别效果,但由于求逆过程中存在病态性问题,不同的正则化技术对载荷识别精度影响较大。本文以CNG气瓶为对象,研究了经典的Tikhonov正则化、截断奇异值正则化(TSVD)与共轭梯度最小二乘正则化(CGLS)方法对载荷识别精度的影响。首先,对动载荷进行离散卷积积分,建立载荷识别的正演模型。然后,采用不同的正则化技术进行处理,用广义交叉验证准则(GCV曲线)选择最优的正则化参数,对病态性Green矩阵进行正则化。最后,为了验证不同正则化方法对载荷识别的效果,通过建立CNG气瓶有限元模型进行分析验证,结果均表明,所提出的方法识别精度更高,鲁棒性强,能够准确地识别载荷大小,具有实际的工程应用价值。

关键词：载荷识别正则化方法 CNG气瓶 Green核函数

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动力涡轮转子临界转速裕度考核试验

动力涡轮转子临界转速裕度考核试验

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第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：邓旺群刘文魁冯义卢波中国航发湖南动力机械研究所中国航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室

某涡轴发动机悬臂动力涡轮转子是一个带细长柔性轴、超两阶弯曲临界转速工作的高速柔性转子,针对该转子的临界转速裕度在高速旋转试验器上开展了系统的考核试验,以验证其第二阶临界转速相对于慢车转速的裕度在不满足20%设计准则条件下... 详细信息

某涡轴发动机悬臂动力涡轮转子是一个带细长柔性轴、超两阶弯曲临界转速工作的高速柔性转子,针对该转子的临界转速裕度在高速旋转试验器上开展了系统的考核试验,以验证其第二阶临界转速相对于慢车转速的裕度在不满足20%设计准则条件下是否会发生共振,研究表明:无论是按照平衡判定准则(平衡判据)完成高速动平衡的动力涡轮转子,还是平衡遭到一定破坏的动力涡轮转子,在第二阶临界转速相对于考核转速的裕度远小于20%的情况下,均没有发生共振,也就是说,即使第二阶临界转速相对于慢车转速的裕度小于20%,动力涡轮转子也可以在慢车转速下长时间安全可靠地工作,不会发生共振,直升机-发动机地面联合试车结果验证了该结论的正确性。研究工作为确保首飞发动机的安全提供了技术支持,对转子临界转速裕度研究具有重要意义。

关键词：涡轴发动机动力涡轮转子临界转速裕度考核试验

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用于直升机舱内降噪的混合振动控制周期撑杆的机电耦合特性及其工作机理研究

用于直升机舱内降噪的混合振动控制周期撑杆的机电耦合特性及其工...

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第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：岳慧裕陆洋朱天宇党崇李程磊马锦超南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室上海航天控制技术研究所

直升机主减速器中的齿轮在啮合过程中产生的谐波振动是直升机舱内噪声的主要来源之一,通过设计具有隔振性能的齿轮箱撑杆来抑制该振动向机体的传递可以达到舱内降噪的目的。在直升机主减速器撑杆中周期性地嵌入压电叠堆构成混合振动控... 详细信息

直升机主减速器中的齿轮在啮合过程中产生的谐波振动是直升机舱内噪声的主要来源之一,通过设计具有隔振性能的齿轮箱撑杆来抑制该振动向机体的传递可以达到舱内降噪的目的。在直升机主减速器撑杆中周期性地嵌入压电叠堆构成混合振动控制周期撑杆。当压电叠堆与其他材料周期排列组成周期结构时,其在特定频带范围内具有"机械滤波"特性,这种振动控制方式属于被动振动控制;通过调节压电叠堆的驱动电压,可以使压电叠堆呈现出变刚度特性,这种振动控制方式属于主动振动控制。混合振动控制周期撑杆的振动控制方式是由周期结构的禁带效应与压电叠堆变刚度特性组合而成。为研究混合振动控制周期撑杆的主动振动控制与被动振动控制之间的机电耦合关系,本文针对压电叠堆中弹性波的传播与周期结构的机械滤波特性,建立了具有传递矩阵形式的混合振动控制周期撑杆机电耦合动力学模型。从频域的角度将混合振动控制周期撑杆两端的力与速度、驱动电压与电流、杆件几何参数与材料参数耦合起来。得到在压电叠堆最大驱动电压、电流的限制下,进行主被动混合振动控制的混合振动控制周期撑杆的最大力衰减率。

关键词：直升机振动与噪声周期结构混合振动控制

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含局部非线性的旋转Iwan模型研究

含局部非线性的旋转Iwan模型研究

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：旷金鑫郝志明刘潇中国工程物理研究院总体工程研究所工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室

采用均匀密度函数的旋转Iwan模型能够有效表征T形半刚性梁-柱节点的弯矩-转角关系,但该模型无法描述整体屈服阶段的非线性响应规律。引入含幂律系数的Heaviside函数提出含有非均匀项的密度函数,推导含整体屈服阶段幂律关系的连接节点本... 详细信息

采用均匀密度函数的旋转Iwan模型能够有效表征T形半刚性梁-柱节点的弯矩-转角关系,但该模型无法描述整体屈服阶段的非线性响应规律。引入含幂律系数的Heaviside函数提出含有非均匀项的密度函数,推导含整体屈服阶段幂律关系的连接节点本构,获得局部屈服和整体屈服情况下的骨线方程、卸载方程和滞回耗能表达式,并通过自定义连接单元本构关系将优化后的旋转Iwan模型运用于计算模拟,分析T形和十字形半刚性节点受弯矩作用的平面内转动行为。结果表明,引入含有局部非均匀项的旋转Iwan模型计算结果与既有试验结果更吻合,与既有旋转Iwan模型相比,所提出降阶模型能够更真实反映梁-柱节点的弯矩-转角关系,并实现整体屈服阶段的非线性表征。

关键词：连接结构旋转Iwan模型局部非均匀密度函数骨线方程滞回耗能

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横向振动条件下螺头螺母约束状态对螺栓松动行为的影响

横向振动条件下螺头螺母约束状态对螺栓松动行为的影响

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：张功平刘文光李可昊南昌航空大学航空制造工程学院

针对螺栓连接结构在横向振动载荷作用下发生松动的问题,本文旨在探究螺头和螺母在不同约束状态下对螺栓松动特性的影响。基于有限元软件建立了带螺纹升角的螺栓连接结构精细有限元模型,在此基础上仿真分析了螺栓连接结构横向振动松动过... 详细信息

针对螺栓连接结构在横向振动载荷作用下发生松动的问题,本文旨在探究螺头和螺母在不同约束状态下对螺栓松动特性的影响。基于有限元软件建立了带螺纹升角的螺栓连接结构精细有限元模型,在此基础上仿真分析了螺栓连接结构横向振动松动过程,比较了螺头和螺母在不同约束状态下的松动行为。结果表明:横向振动条件下,螺栓连接结构的松动是由螺纹接触面沿振动方向滑移和沿螺旋方向的累积滑移共同造成的,并且螺纹接触面沿振动方向的滑移是松动的主导因素;在相同振动条件下,固定螺头能有效提高螺栓连接结构的抗松动能力,并减小振动载荷造成的预紧力损失;预紧力的损失及其下降速率随振幅的增大而增大,但当振幅超过临界值后,预紧力的下降速率将不再受振幅影响。

关键词：螺栓连接结构振动松动有限元累积滑移

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双联金属毡卡箍非线性力学参数辨识研究

双联金属毡卡箍非线性力学参数辨识研究

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第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：汪博徐昆鹏石岩徐成刘怡成何亮文东北大学机械工程与自动化学院东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司西北工业大学

卡箍是航空发动机管路的重要固定及支撑结构,有单联卡箍和双联卡箍之分。由于管路排布密集交错,无法保证每根管路都能安装有固定支架的单联卡箍,因此发动机中的卡箍80%为双联卡箍。在非固定的安装边界、交变的激励环境及管路油液等因素... 详细信息

卡箍是航空发动机管路的重要固定及支撑结构,有单联卡箍和双联卡箍之分。由于管路排布密集交错,无法保证每根管路都能安装有固定支架的单联卡箍,因此发动机中的卡箍80%为双联卡箍。在非固定的安装边界、交变的激励环境及管路油液等因素的影响下,双联卡箍的服役工况更为复杂。研究表明卡箍的固有频率在服役过程中随激励幅值的增大而会出现明显的降低,即"软式非线性"现象显著,给管路系统的避振及振动控制带来了很大困难。因此对使用量占比高的双联卡箍进行非线性力学特性的定量化描述研究,对管路系统动力学响应预估及振动抑制都具有重要的理论意义及工程价值。本文以某型号双联金属毡卡箍为研究对象,开展了双联金属毡卡箍非线性力学参数辨识研究。基于有限元法建立了包含卡箍非线性力学参数的管路-卡箍系统辨识模型,以系统固有特性及动力学响应为优化目标,基于Pareto多目标遗传算法辨识出双联卡箍非线性动刚度及激励方向的非线性动态阻尼系数。并将辨识出的卡箍非线性力学参数代入管路-卡箍系统动力学方程中,与实验对比分析得到系统固有频率误差不超过2.45%,管路系统振动加速度响应误差不超过3.35%。

关键词：航空发动机管路双联金属毡卡箍非线性力学参数表征模型

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