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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：姚思博罗忠孙永航许春阳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东北大学佛山研究生院上海交通大学机械与动力工程学院中国航发沈阳发动机研究所

针对轴对称推力矢量喷管(AVEN)机构因其结构复杂,导致多物理场耦合下数字化模拟计算量大、难以构建流体域模型等问题,以某种具有复杂结构的AVEN为研究对象,建立了AVEN整体三维流场简化模型及动力学结构模型,该方法不仅考虑气热载荷对其... 详细信息

针对轴对称推力矢量喷管(AVEN)机构因其结构复杂,导致多物理场耦合下数字化模拟计算量大、难以构建流体域模型等问题,以某种具有复杂结构的AVEN为研究对象,建立了AVEN整体三维流场简化模型及动力学结构模型,该方法不仅考虑气热载荷对其结构的影响,同时将气动载荷以分布载荷的形式施加在AVEN上,采用顺序单向耦合法进行了AVEN流固热耦合数字模拟计算。首先,基于计算流体力学,进行AVEN流固耦合传热计算,计算了流固耦合面处温度分布和压力场(如图1所示);其次,将计算所得的耦合面温度分布作为热分析边界条件;然后,将热分析计算得出的温度场及流固耦合传热分析计算所得的压力场,作为动力学分析边界条件;最后,进行包含气动载荷及气热载荷的AVEN流固热耦合分析。计算结果表明,本文所提出的数字化模拟方法可用于工程实际,AVEN流场中温度及压力随距喉道位置的变化呈先下降后上升再下降的趋势,部分零部件出现了应力奇异现象,气热载荷对AVEN结构变形有明显的影响。为AVEN机构流固热耦合计算与结构优化提供了理论依据。

关键词：轴对称推力矢量喷管多物理场耦合非线性分析温度场热分析

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基于虚拟样机的单臂柔性臂振动特性研究

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辽宁工业大学学报（自然科学版） 2023年第1期43卷 1-5页

作者：付钰君张昊孙中翰辽宁工业大学机械工程与自动化学院辽宁锦州121001

为了可以更便捷、有效测试柔性臂的振动情况,利用虚拟样机平台对柔性臂的振动特性与受力状态进行了分析。首先,基于Solidwork软件进行机械臂刚性系统建模。其次,因要考虑柔性体部件对系统运动的影响,以准确地模拟整个系统的运动,并获得... 详细信息

为了可以更便捷、有效测试柔性臂的振动情况,利用虚拟样机平台对柔性臂的振动特性与受力状态进行了分析。首先,基于Solidwork软件进行机械臂刚性系统建模。其次,因要考虑柔性体部件对系统运动的影响,以准确地模拟整个系统的运动,并获得准确的动力学仿真结果,采用Ansys和Adams软件进行联合仿真分析,即采用Ansys软件对机械臂进行柔性建模得到包含柔性体所有参数的模态中性文件MNF文件,并将其导入Adams中进行柔性臂的替换,得到一个单臂柔性臂系统模型,通过添加约束以及驱动函数进行应变仿真测试。最后,分析了柔性臂应变值变化特点,并通过理论分析、仿真结果以及实验操作结果的对比,验证了该虚拟样机平台进行柔性系统振动仿真结果的有效性。

关键词：柔性臂振动响应应变虚拟样机平台

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弹性环式支承结构参数匹配设计方法

弹性环式支承结构参数匹配设计方法

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：孙凯罗忠吴法勇葛向东李雷周吉来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东北大学佛山研究生创新学院中国航发沈阳发动机研究所

弹性环作为航空发动机常用的弹性支承结构,已广泛应用于航空发动机转子支承系统中。然而,在航空发动机运行过程中,可能会出现较大的外力和不平衡力,导致弹性环与支座接触,从而导致弹性环支承的转子系统出现变刚度。因此,有必要匹配弹性... 详细信息

弹性环作为航空发动机常用的弹性支承结构,已广泛应用于航空发动机转子支承系统中。然而,在航空发动机运行过程中,可能会出现较大的外力和不平衡力,导致弹性环与支座接触,从而导致弹性环支承的转子系统出现变刚度。因此,有必要匹配弹性环的参数,以抑制在恶劣工作条件下弹性环变刚度的发生,进而为带弹性环的转子系统提供可靠的服务。以一种带弹性环支承的转子系统为研究对象,考虑了弹性环的变刚度、转子系统的动态响应和转子系统的频率禁区,提出了基于粒子群算法的带弹性环转子系统的参数匹配设计方法。然后,通过粒子群优化方法获得在多目标情况下转子系统弹性环参数的最优值,即帕累托集。同时,依据弹性环设计需求,在帕累托集中选取弹性环参数的理想解,从而为带弹性环的转子系统提供可靠的保障。此外,通过分析不同不平衡力和转盘质量下弹性环参数的最优值,研究了转子系统参数对帕累托集的影响。进而为航空发动机转子系统弹性环的参数匹配设计提供理论和技术支撑。

关键词：弹性环变刚度转子系统参数匹配设计帕累托集

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变间隙磁流变胶泥缓冲器理论研究与试验验证

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振动与冲击 2023年第16期42卷 120-128,154页

作者：刘驰付本元居本祥段俞洲王宏张贤明重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心重庆400067

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随... 详细信息

传统磁流变(magnetorheological, MR)缓冲器通常采用等间隙阻尼流道,对于冲击环境下仅靠励磁控制方法实现柔顺耗能极具挑战。针对此问题,提出一种缸筒截面具有锥度特征的磁流变胶泥缓冲器,其阻尼间隙随活塞位移增大而逐渐减小,同时伴随磁感应强度增大,进而提升阻尼力,以期通过结构设计方法补偿冲击环境下缓冲力的衰减。通过建立双坐标系分析了动态磁场与位移、电流之间的关系;采用微分思想将变间隙阻尼通道分为若干微元,基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型得到微元阻尼通道的截面流速分布;考虑局部损耗,构建了HB-Minor Losses(HBM)动力学模型,定量分析了各局部损耗因素的影响;进一步分析了位移变化对截面流速、局部损耗压降、总压降的影响。搭建了锤重为93.2 kg的冲击试验平台,并开展了不同冲击速度和电流下缓冲器动力学性能测试。结果显示缓冲器具备良好的可控性,其动态范围高达2.0,最大缓冲力达55 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBM模型能够准确预测变间隙磁流变胶泥缓冲器动力学性能。

关键词：磁流变(MR)胶泥缓冲器变间隙动态磁场局部损耗

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考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法及试验研究

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机械工程学报 2020年第23期56卷 107-117页

作者：李雷罗忠何凤霞张文笛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 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

动力学相似理论广泛应用于大型结构的振动试验,其中畸变相似用于解决结构的设计参数不满足等比例缩放时的相似问题,针对畸变相似关系中幂数为定值导致预测精度低的问题,提出考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法。首先,在敏感性... 详细信息

动力学相似理论广泛应用于大型结构的振动试验,其中畸变相似用于解决结构的设计参数不满足等比例缩放时的相似问题,针对畸变相似关系中幂数为定值导致预测精度低的问题,提出考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法。首先,在敏感性分析与中心差分理论推导的幂数表达式的基础上,将中心差分的范围不断扩大得到一组随相似比变化的幂数。采用最小二乘法将这组幂数拟合为关于相似比的函数并建立相似关系。然后,在多盘转子系统的数值算例中将变幂数法与文献中的两种方法进行对比,结果表明,变幂数法的预测精度较文献中的方法有很大提高。最后,通过试验研究验证了数值算例中动力学模型及临界转速求解的正确有效性。相似关系的建立是以模型的临界转速为基础,因此也验证了数值算例中的相似预测结果。

关键词：畸变相似相似关系多盘转子系统敏感性分析变幂数

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考虑共因失效的折叠翼展开机构可靠度分析

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机械工程学报 2020年第5期56卷 161-171页

作者：王博文谢里阳樊富友马洪义赵丙峰李海洋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 湖南云箭集团有限公司长沙410100

共因失效问题是系统可靠性研究的重要内容之一,而在目前的机构运动可靠性分析中往往忽略了共因失效效应。由于影响机构运动的外部因素(载荷)与机构运动参量(运动所需时间)是不同量纲的物理量,因此目前还没有类似于"应力-强度"... 详细信息

共因失效问题是系统可靠性研究的重要内容之一,而在目前的机构运动可靠性分析中往往忽略了共因失效效应。由于影响机构运动的外部因素(载荷)与机构运动参量(运动所需时间)是不同量纲的物理量,因此目前还没有类似于"应力-强度"干涉模型这样简单有效的机构可靠度模型。通过试验与仿真相结合的方式建立折叠翼展开机构虚拟样机,并用Monte-Carlo仿真方法验证了多组折叠翼展开机构组成的系统存在共因失效现象,提出一种新的考虑共因失效效应的机构系统可靠度模型。新模型根据概率统计平均的意义重新解释了两个随机变量干涉分析的基本概念,并将其拓展为给定风速下的折叠翼展开机构条件可靠度的随机风速加权平均模型,从而得到单个折叠翼可靠度计算模型。又因为在确定的风速下系统中各折叠翼展开时间为独立同分布随机变量,将系统中各折叠翼条件可靠度在全部可能的风速范围内进行统计平均即可得到机构系统可靠度模型。算例分析表明新模型可以在考虑共因失效的条件下精确计算展开机构系统可靠度,并且在应用时只需要得到几个确定性风速下展开时间的分布来预测系统可靠度,便于工程应用。

关键词：展开机构系统可靠度共因失效异量纲干涉模型 Monte-Carlo仿真

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基于DEM-MBD的高压辊磨机仿真模型及应用研究

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金属矿山 2023年第9期 164-172页

作者：任云鹏李安帅李旭东宋芳沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿山东莱州261442

针对常用数学模型和目前离散元仿真模型在预测高压辊磨机处理量、单位能耗和破碎比等方面误差较大的问题,提出采用离散单元法(DEM)和多体动力学(MBD)联合仿真技术对高压辊磨机进行仿真建模分析。以山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金... 详细信息

针对常用数学模型和目前离散元仿真模型在预测高压辊磨机处理量、单位能耗和破碎比等方面误差较大的问题,提出采用离散单元法(DEM)和多体动力学(MBD)联合仿真技术对高压辊磨机进行仿真建模分析。以山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿正在使用的KHD375ϕ1400-1000型高压辊磨机为研究对象,根据相关理论和实际设备运行参数进行关键仿真参数设定,利用EDEM和MotionView进行联合仿真,并将仿真结果与数学模型、单一EDEM仿真模型和矿山实际运行数据进行对比。结果表明:DEM-MBD联合仿真模型能够更真实、更准确地模拟高压辊磨机的运行状态,在高压辊磨机预测性能指标上有更好的效果,DEM-MBD联合仿真模型比DEM仿真模型在处理量、单位能耗、破碎比上的误差值分别减小了13.41、38.10、6.74个百分点,有效降低了现有仿真模型的误差值。该研究也为此类复杂破碎设备的仿真提供了合理参考,具有一定的工程应用价值。

关键词：高压辊磨机离散单元法多体动力学联合仿真模型对比

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涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板减振抗冲击性能研究

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中国科学：技术科学 2021年第8期51卷 959-969页

作者：李晖王东升祖旭东王洪斌王相平韩清凯闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 南京理工大学机械工程学院南京210094 中国航发沈阳发动机研究所沈阳1I00I5

本文分别建立了用于振动和冲击特性分析的涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板的两类动力学模型,并对涂层-复合材料板结构的减振和抗冲击性能同时进行了量化评估.采用一阶剪切变形理论表示结构系统的位移场,通过Rayleigh-Ritz法求... 详细信息

本文分别建立了用于振动和冲击特性分析的涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板的两类动力学模型,并对涂层-复合材料板结构的减振和抗冲击性能同时进行了量化评估.采用一阶剪切变形理论表示结构系统的位移场,通过Rayleigh-Ritz法求解固有频率,并通过振型叠加法获得脉冲激励下的振动响应,进一步通过傅里叶变换和卷积运算推导获得了评价抗振性能的关键指标"动刚度";另外,在考虑低速冲击造成的结构变形基础上,建立了等效的二自由度弹簧-质量模型来描述其动态冲击过程与接触力的变化.同时,使用线性化赫兹接触理论获取冲击接触力,并通过Runge-Kutta法求解冲击响应,进而获得了评价抗冲击性能的关键数据"载荷-位移曲线".最后,以有、无聚脲涂层的T300碳纤维/环氧树脂基复合材料板为研究对象,搭建了振动与冲击一体化测试系统,获得了有、无涂层试件的多项动力学参数,验证了理论分析模型及其预测结果的正确性.研究结果表明,敷聚脲涂层后,复合材料板试件的前四阶动刚度最大提升了74.7%,且载荷-位移曲线上的冲击接触力和位移峰值分别下降了13.9%和13.3%,有效证明了聚脲涂层在结构减振和抗冲击性能方面发挥的积极贡献.

关键词：聚脲涂层纤维增强复合材料板减振抗冲击

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带有六角蜂窝芯的纤维/石墨烯/聚合物三相混杂复合材料三明治圆柱壳非线性强迫振动研究

带有六角蜂窝芯的纤维/石墨烯/聚合物三相混杂复合材料三明治圆柱...

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：李晖董博成张海洋王相平孙伟罗忠马辉秦朝烨韩清凯东北大学机械工程与自动化学院中国航发沈阳发动机研究所航空发动机冲击动力学重点实验室清华大学机械工程系

本文研究了带有六角蜂窝芯的纤维/石墨烯纳米片/聚合物三相混杂复合材料三明治圆柱壳的非线性强迫振动问题。提出了该类型壳体的理论解析模型,利用混合定律和均匀化方法确定了三相混杂复合材料蒙皮的等效材料参数,并采用改进的Gibson技... 详细信息

本文研究了带有六角蜂窝芯的纤维/石墨烯纳米片/聚合物三相混杂复合材料三明治圆柱壳的非线性强迫振动问题。提出了该类型壳体的理论解析模型,利用混合定律和均匀化方法确定了三相混杂复合材料蒙皮的等效材料参数,并采用改进的Gibson技术定义了六角蜂窝芯的等效材料性能。进一步,利用考虑von Kármán几何非线性项的一阶剪切变形理论和Hamilton原理,推导了考虑湿热环境和均布外载荷影响的结构系统的非线性控制方程,并通过Galerkin方法将其离散为一系列常微分方程。随后,利用静态凝聚技术和多尺度方法求解了非线性强迫振动响应,包括主、超、次谐波共振等参数。将模型计算结果与文献结果进行了比较,验证了所提出模型的有效性。此外,还分析了湿热环境、三相混杂蒙皮的分布类型以及六角蜂窝的几何参数对结构非线性动态特性的影响,并提供了一些有利于减小结构非线性共振幅值的结论和建议。

关键词：非线性强迫振动蜂窝夹芯圆柱壳多尺度法三相混杂复合材料湿热环境

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轴承安装配合方式对电主轴轴承-转子系统振动的影响

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轴承 2023年第12期 11-19页

作者：王展贺文治王子男张珂沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

轴承-转子系统是决定电主轴单元工作性能的核心部件,而轴承的安装配合关系会直接影响系统的运行精度。考虑热膨胀和轴承内、外圈配合方式,建立了电主轴轴承-转子系统动力学模型,分析了内圈过盈配合和外圈间隙配合对转子振动特性的影响,... 详细信息

轴承-转子系统是决定电主轴单元工作性能的核心部件,而轴承的安装配合关系会直接影响系统的运行精度。考虑热膨胀和轴承内、外圈配合方式,建立了电主轴轴承-转子系统动力学模型,分析了内圈过盈配合和外圈间隙配合对转子振动特性的影响,并通过试验验证了模型的正确性。结果表明:转子振幅随内圈配合过盈量增大而减小,随外圈配合间隙量增大而增大,且外圈配合间隙量对转子振动影响更大;考虑热膨胀时的转子振幅小于不考虑热膨胀时的转子振幅。

关键词：滚动轴承角接触球轴承主轴转子动力学配合振动热膨胀

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