检索结果-内蒙古大学图书馆

东北大学学报(自然科学版) 2025年第1期46卷 83-91页

作者：刘明王鹏飞官宏马辉东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

针对旋转机械中轴承非正常安装时可能出现的异常振动问题,分析了轴承耦合不对中对滚珠接触力及振动响应的影响.考虑深沟球轴承外圈同时存在轴向、平行和角不对中情况,提出了一种综合考虑这3种不对中的深沟球轴承力学模型,并通过正交试... 详细信息

针对旋转机械中轴承非正常安装时可能出现的异常振动问题,分析了轴承耦合不对中对滚珠接触力及振动响应的影响.考虑深沟球轴承外圈同时存在轴向、平行和角不对中情况,提出了一种综合考虑这3种不对中的深沟球轴承力学模型,并通过正交试验设计研究了3种不对中对滚道接触力及转子振动响应的灵敏度.结果表明,同时存在3种不对中时,平行不对中对滚珠接触力和振动响应最敏感,轴向不对中对滚珠接触力和振动响应灵敏度最小.

关键词：耦合不对中深沟球轴承正交试验设计接触力振动响应

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基于相消干涉三明治声学超表面的广角声波调控

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振动与冲击 2025年第7期44卷 267-274页

作者：白晓天李海灵石怀涛何凤霞罗忠沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

三明治声学超表面(sandwich acoustic metasurface,SAM)以准确高效的声波调控能力在各种工程领域具有广泛的应用,但在实际应用中存在入射角度调控范围有限、调控频带范围窄等问题,影响实际使用效果。针对这一问题,设计了一种由两个相同... 详细信息

三明治声学超表面(sandwich acoustic metasurface,SAM)以准确高效的声波调控能力在各种工程领域具有广泛的应用,但在实际应用中存在入射角度调控范围有限、调控频带范围窄等问题,影响实际使用效果。针对这一问题,设计了一种由两个相同的相移表面(gradient metasurfaces,GM)并联组成的相消干涉SAM,通过调整GM之间空气层的高度来实现广角宽频带声波调控。对不同空气层高度下入射声波传递规律进行了计算,并采用试验手段验证所提相消干涉SAM的声波调控效果。试验结果表明,相较于同类双层非对称声传输结构,本结构对于入射角范围在-60°~60°声波能够实现良好的阻隔,且在工作频率周围具有较宽的有效调控频带,能够实现广角宽频带声波调控,试验结果与数值模拟结果吻合较好。该研究可为SAM在声波调控领域应用提供参考,在空间滤波和噪声控制方面具有广泛的应用前景。

关键词：三明治声学超表面(SAM) 广角宽频隔声相消干涉噪声抑制

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基于卡箍位置灵敏度分析的空间管路系统避振优化

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振动与冲击 2024年第17期43卷 110-122页

作者：吕尚孙伟季文豪刘芳名东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

在航空发动机管路的设计阶段,需要尽量避开航空发动机转子的激振频率以提高管路系统的工作可靠性。以两端通过管接头固定的多卡箍支撑空间管路系统为对象,研究了按有限元理论对其进行动力学建模,进而实施基于卡箍位置灵敏度分析的空间... 详细信息

在航空发动机管路的设计阶段,需要尽量避开航空发动机转子的激振频率以提高管路系统的工作可靠性。以两端通过管接头固定的多卡箍支撑空间管路系统为对象,研究了按有限元理论对其进行动力学建模,进而实施基于卡箍位置灵敏度分析的空间管路系统避振优化的方法。首先,提出了基于“以直代曲”和“坐标转换”的面向任意形状空间管体的有限元建模方法,在此基础上用两个弹簧对模拟卡箍的支撑,以及分别采用“变截面梁”和“弹簧单元”模拟管接头的结构及弹性约束,通过对整体坐标系下各单元进行组集创建了管路系统的有限元模型。然后,通过切比雪夫多项式进行卡箍位置全局及局部灵敏度分析,在此基础上提出了局部灵敏度-卡箍布局寻优方法。最后,以两端带有管接头的3卡箍支撑的空间管路为实例,通过试验校验了空间管路有限元建模方法的合理性。进一步通过全局灵敏度分析减小了设计变量的个数,通过局部灵敏度-卡箍布局寻优方法得到了使管路系统基频最大的卡箍布局。相较于初始状态优化后获得的基频提高了50.54%,且和遗传算法相比,所描述的方法在求解效率上提升了86.87倍。

关键词：卡箍位置灵敏度分析空间管路避振优化有限元建模

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盘-鼓-轴耦合结构振动的有限元模型及实验验证

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第3期56卷 923-931页

作者：张宏生徐昆鹏孙伟刘晓峰东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准... 详细信息

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准确模拟耦合连接效应和整体结构的边界条件,构造了一种八自由度弹簧单元;第三,将盘、鼓、轴各个结构的刚度矩阵和质量矩阵与所构造的各位置的弹簧单元矩阵按照顺序分别组集到盘-鼓-轴耦合结构总刚度矩阵和总质量矩阵,从而建立盘-鼓-轴耦合结构的力学模型;最后,将有限元模型仿真结果与实验测试结果进行了对比,验证了建模方法的有效性。研究结果表明:有限元模型与实验测试的前7阶固有频率最大相对误差为2.854%,最小相对误差为0.408%,平均相对误差为1.581%;有限元模型仿真振型与实验测试振型吻合度较高,验证了本文提出的建模方法的有效性。

关键词：一阶剪切理论盘-鼓-轴耦合结构有限元法固有特性模态测试

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基于Steiner最小树和改进多目标萤火虫算法的航空发动机分支管路自动布局

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机械工程学报 2024年第12期60卷 365-372页

作者：张禹范志刚于润泽石可鹿浩张明巩亚东东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

针对目前航空发动机分支管路布局效果欠佳问题,提出一种基于Steiner最小树和改进多目标萤火虫算法的航空发动机分支管路自动布局方法。在该方法中,首先结合Steiner最小树理论,以管路长度最短、弯头数最少和分支点数最少为优化目标,建立... 详细信息

针对目前航空发动机分支管路布局效果欠佳问题,提出一种基于Steiner最小树和改进多目标萤火虫算法的航空发动机分支管路自动布局方法。在该方法中,首先结合Steiner最小树理论,以管路长度最短、弯头数最少和分支点数最少为优化目标,建立分支管路布局多目标优化数学模型。进一步,基于Steiner最小树性质、约束违反度和拥挤度理论,并融合混合更新策略和精英策略,提出了应用于航空发动机分支管路布局的改进多目标萤火虫算法,从而实现了航空发动机分支管路自动布局。最后,通过标准测试函数和实例研究验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：航空发动机分支管路自动布局 Steiner最小树多目标萤火虫算法

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三参数威布尔形状参数估计方法的比较与推荐取值

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机械工程学报 2024年第16期60卷 367-376页

作者：杨小玉谢里阳杨奕凤赵丙峰东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

机电产品寿命大多数服从威布尔分布,其形状参数与潜在的失效机制有关,在相似环境下运行的产品的寿命概率分布通常有大致相同的形状参数。然而,目前在许多实际应用中威布尔形状参数值的范围和取值是基于两参数威布尔分布估计得到,这使得... 详细信息

机电产品寿命大多数服从威布尔分布,其形状参数与潜在的失效机制有关,在相似环境下运行的产品的寿命概率分布通常有大致相同的形状参数。然而,目前在许多实际应用中威布尔形状参数值的范围和取值是基于两参数威布尔分布估计得到,这使得威布尔形状参数范围出现了较为分散的现象。首先使用偏差和方均根误差两个统计特征比较三参数威布尔形状参数估计的相关系数法、最小二乘法和最小偏差法。通过蒙特卡洛仿真验证,表明了相关系数法估计的形状参数更加准确。收集文献中的疲劳试验数据和其他机电产品寿命数据均使用两参数威布尔分布、三参数威布尔分布和对数正态分布进行拟合并通过K-S检验,通过比较三种分布的D值,说明三参数威布尔分布拟合效果最好。使用相关系数法得到三参数威布尔分布形状参数的取值和范围,计算结果表明机电产品的形状参数范围为1.0~3.0,均值为1.774。

关键词：三参数威布尔分布形状参数相关系数法最小二乘法最小偏差法

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等角贴敷压电分流片圆柱壳有限元建模及减振分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 365-374页

作者：孙伟杨俊东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4... 详细信息

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4个压电分流片圆柱壳为对象进行实例研究,证明了建模方法的合理性以及压电分流阻尼对圆柱壳的减振效果。在此基础上进行参数影响分析,可以发现:对于电阻分流电路存在一个最优电阻值可使减振效果最优;压电片贴敷在变形相对大的区域以及增大尺寸对减振有利。

关键词：机械设计及理论压电分流薄壁圆柱壳有限元建模减振分析等角度贴敷

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局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化

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振动与冲击 2024年第3期43卷 147-157页

作者：李家鑫王栋孙伟东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调... 详细信息

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。

关键词：黏弹性阻尼层空间管路有限元建模贴敷位置优化遗传算法

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局部涂覆约束层阻尼纤维金属层合板非线性振动特性

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机械工程学报 2024年第23期60卷 216-235页

作者：许卓许沛尧顾大卫谭大鹏李晖闻邦椿东北电力大学机械工程学院吉林132011 浙江工业大学机械工程学院杭州310014 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

提出了一种考虑幅值依赖性的局部涂覆约束层阻尼的纤维金属层合板非线性振动模型。首先,基于Jones-Nelson非线性理论,推导了纤维层、金属层、黏弹性层和约束层4层之间的应力-应变关系。其次,利用能量法和Newton-Raphson迭代法求解了所... 详细信息

提出了一种考虑幅值依赖性的局部涂覆约束层阻尼的纤维金属层合板非线性振动模型。首先,基于Jones-Nelson非线性理论,推导了纤维层、金属层、黏弹性层和约束层4层之间的应力-应变关系。其次,利用能量法和Newton-Raphson迭代法求解了所研究结构的非线性振动特性;最后,基于复模法计算得到了结构的阻尼特性;为了验证模型的准确性和有效性,搭建了相应的实验测试系统,以涂覆不锈钢/Zn-33约束层阻尼的TA2/TC500纤维金属层板为研究对象进行了相应的测试。此外,还讨论了不同涂覆参数对纤维金属层合板非线性振动特性的影响。

关键词：非线性振动模型非线性振动特性纤维金属层合板振幅依赖性局部约束层阻尼

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考虑螺栓力学特性的两级机匣连接结构有限元建模及振动分析

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第2期56卷 501-513页

作者：李浩孙伟徐昆鹏刘宏浩东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机... 详细信息

航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机匣连接结构模拟件为对象,在考虑螺栓力学特性的基础上,提出采用ANSYS软件对其进行有限元建模的方法。两级机匣连接结构有限元建模主要包括机匣内、外壳的模拟、静子叶片的模拟以及法兰边上螺栓结合部的模拟。分别采用实体单元、刚性耦合的梁单元、弹簧单元、虚拟材料4种方式模拟机匣法兰边上螺栓结合部并给出其引入机匣连接结构的方式。采用实例研究验证模型的合理性。首先,用机匣1有限元模型求解固有频率及模态振型,并结合试验采用反推辨识法获得模拟边界条件的弹簧单元参数;其次,用包含不同螺栓结合部模型的两级机匣连接结构有限元模型求解固有频率及模态振型,并用试验验证其合理性。从计算精度、耗时、建模复杂程度三方面对比两级机匣连接处4种螺栓结合部模拟方法的优缺点。研究结果表明:采用刚性耦合的梁单元模拟螺栓结合部的计算精度与实体单元的计算精度最相近,计算时间减少了44.5%,可在实际机匣连接结构有限元建模时优先选用。

关键词：两级机匣连接结构螺栓结合部有限元建模振动分析

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