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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：杨天瑞马辉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

盘鼓混合式转子常见与航空发动机中,其由多个零部件组合而成,在高速、重载等工作条件下,其各个子结构存在局部振动,且在一定条件下其子结构的局部振动之间会发生耦合,进而对转子系统的动力学特性产生较大影响。目前的盘鼓转子动力学模... 详细信息

盘鼓混合式转子常见与航空发动机中,其由多个零部件组合而成,在高速、重载等工作条件下,其各个子结构存在局部振动,且在一定条件下其子结构的局部振动之间会发生耦合,进而对转子系统的动力学特性产生较大影响。目前的盘鼓转子动力学模型多基于单一的梁理论或板壳理论,均无法反映零部件的局部振动与转子整体振动之间的耦合关系。本文考虑了旋转导致的离心效应、初应力效应、陀螺效应,采用梁-壳混合单元建立了盘鼓转子系统的有限元模型。采用固定界面模态综合法对模型进行减缩,提高求解效率。通过文献和试验结果验证了模型的有效性与准确性。分析了螺栓数量与分布、连接刚度和盘鼓安装位置以及转速对盘鼓转子系统固有特性的影响。结果表明,轮盘的节径振动与鼓筒的周向波形振动可以相互激发,且轮盘的节径数与鼓筒的周向波数相等;此外,在一定转速下,当鼓筒的周向波数为1时,转轴的弯曲振动与鼓筒的周向波形振动会发生频率转向现象,鼓筒的周向波数大于1时,模态不发生耦合。

关键词：航空发动机转子系统动力学频率转向模态耦合

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基于动刚度法的热环境下纤维增强聚合物基复合薄板抗振性能的退化

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复合材料学报 2019年第2期36卷 370-379页

作者：张体南李晖荣万崇吴怀帅许卓陆鹏旭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

从动力学角度,提出了动刚度法来研究热环境下纤维增强聚合物基复合薄板的抗振性能退化特性。首先,考虑脉冲激励载荷的影响,利用能量法、板壳理论和振型叠加法等,实现了热环境下动刚度的理论求解。同时,总结和归纳了热环境下复合薄板抗... 详细信息

从动力学角度,提出了动刚度法来研究热环境下纤维增强聚合物基复合薄板的抗振性能退化特性。首先,考虑脉冲激励载荷的影响,利用能量法、板壳理论和振型叠加法等,实现了热环境下动刚度的理论求解。同时,总结和归纳了热环境下复合薄板抗振性能退化的分析流程,并以TC500碳纤维/树脂基复合薄板为例,通过对比理论与测试获得的动刚度、固有频率、阻尼和振型结果,证明了该动态指标的有效性和方法的可行性,可以利用该指标来量化评价复合薄板在热环境下的动态性能退化问题。

关键词：动刚度热环境纤维增强聚合物基复合薄板性能退化脉冲激励

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基于激光扫描法的纤维增强复合薄板损伤定位研究

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机械工程学报 2019年第18期55卷 8-14页

作者：李晖常永乐张体南徐忠浩闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院

采用激光扫描法研究了纤维增强复合薄板的损伤定位问题。建立复合薄板激光扫描线框模型,在明确振型数据提取原理的基础上,提出二维五点三次曲面平滑法,并推导获得用于损伤定位检测的量化指标-损伤位置指数。编写Matlab计算程序,并给出... 详细信息

采用激光扫描法研究了纤维增强复合薄板的损伤定位问题。建立复合薄板激光扫描线框模型,在明确振型数据提取原理的基础上,提出二维五点三次曲面平滑法,并推导获得用于损伤定位检测的量化指标-损伤位置指数。编写Matlab计算程序,并给出基于激光扫描法进行损伤定位的具体流程。搭建激光扫描振动测试系统,并以带有纤维断裂损伤的TC300碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,进行实际测试。试验结果表明,利用上述方法可以准确检测出复合薄板的损伤位置,该方法及相关试验系统可以为复合材料结构的损伤检测及识别提供一种新思路。

关键词：纤维增强复合薄板二维五点三次曲面平滑法损伤定位激光扫描法试验研究

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由涂层引入失谐的整体叶盘集中参数建模与振动特性分析

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机械工程学报 2019年第19期55卷 43-50页

作者：李然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

为了研究涂层参数失谐对整体叶盘振动特性的影响,创建含涂层的两自由度扇区集中参数模型,引入四种常见的主动失谐形式,详细分析了涂层质量、刚度、阻尼等参数失谐对系统振动特性的影响规律。创建含涂层参数失谐的整体叶盘集中参数模型,... 详细信息

为了研究涂层参数失谐对整体叶盘振动特性的影响,创建含涂层的两自由度扇区集中参数模型,引入四种常见的主动失谐形式,详细分析了涂层质量、刚度、阻尼等参数失谐对系统振动特性的影响规律。创建含涂层参数失谐的整体叶盘集中参数模型,并由涂层引入常用的谐波、交替、线性及伪谐波四种形式的主动失谐。建立失谐后整体叶盘结构的运动方程,确定求解其固有频率及振动响应的方法,并给出了评价失谐程度的量化参数。通过实例分析了由涂层引入主动失谐后叶盘结构的振动特性。研究表明,叶盘系统发生由涂层引起的主动失谐后,系统最大响应随失谐量的增大呈现先上升后下降的趋势,有"阈值"现象。

关键词：失谐振动硬涂层整体叶盘集中参数建模振动特性

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空间科学实验柜附加约束阻尼层的抑振特性分析

空间科学实验柜附加约束阻尼层的抑振特性分析

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第十二届多体动力学与控制暨第七届航天动力学与控制和第十五届全国分析力学联合学术会议

作者：郭思伟罗忠何凤霞于长帅张小霞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

针对空间科学实验柜随运载火箭发射阶段振动响应过大,导致结构的可靠性大幅度降低的问题,开展附加约束阻尼层的抑制特性研究。约束阻尼层是对空间科学实验柜进行抑振控制的一种粘弹性结构,通过仿真分析与实验相结合的研究方法,验证了附... 详细信息

针对空间科学实验柜随运载火箭发射阶段振动响应过大,导致结构的可靠性大幅度降低的问题,开展附加约束阻尼层的抑制特性研究。约束阻尼层是对空间科学实验柜进行抑振控制的一种粘弹性结构,通过仿真分析与实验相结合的研究方法,验证了附加粘弹性约束阻尼层的空间科学实验柜抑振有效性,重点研究粘弹性约束阻尼层的固有特性和空间科学实验柜的振动响应。针对粘弹性材料力学性能随频率变化的高精度仿真问题,本文结合粘弹性材料动态实验测试结果,基于最小二乘法拟合粘弹性材料的力学特性参数,结合模态应变能法,建立了考虑粘弹性材料频变特性的修正模态应变能法,获得了悬臂边界条件下粘弹性约束阻尼层的有限元模型并求解了固有频率和模态损耗因子,并与实验进行比较,结果表明所建立的考虑粘弹性材料频变特性的约束阻尼层有限元模型在所关注频率范围内具有良好的精度,误差均在5%以内,验证了建模方法的准确性,为空间科学实验柜的抑振处理分析提供基础。另外,由于空间科学实验柜在一阶共振频率下加速度响应值超标,为了降低振动响应量级,本文采用粘弹性约束阻尼层进行抑振处理,结合有限元法,获得附加约束阻尼层的空间科学实验柜在一阶共振频率下的振动响应,并与试验进行比较,该方法有效地降低空间科学实验柜的振动水平,其共振区加速度响应为18.5g,对比未抑振处理前降幅高达56%及以上,粘弹性阻尼层结构简单,易于实现,对航天空间有效载荷的抑振设计具有重要的借鉴意义和工程实用价值。

关键词：空间科学实验柜约束阻尼层抑振

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主轴系统在线动平衡质量补偿策略优化

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振动．测试与诊断 2021年第1期41卷 164-169,206页

作者：王展张博张珂沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 高档石材数控加工设备与技术国家区域联合工程实验室沈阳110168

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相... 详细信息

在线动平衡是解决主轴系统不平衡故障降低主轴振动的主要手段,为了提高在线动平衡装置的平衡精度和效率,提出了一种基于遗传算法的主轴系统动平衡质量补偿策略优化模型。模型以平衡后残余不平衡力作为优化目标,以平衡装置质量块转动相位作为优化变量,运用遗传算法计算出相位。通过搭建主轴系统在线动平衡实验平台进行动平衡策略优化对比实验,对不同转速不平衡量下的优化策略进行计算,平衡后的残余不平衡力大幅度降低。实验结果表明,质量补偿策略优化后的主轴振动量平均下降20.60%,平衡时间平均下降34.67%。可见,基于遗传算法的主轴系统质量补偿策略优化模型可进一步提高主轴在线动平衡的质量和效率,提高设备的运行性能。

关键词：遗传算法主轴质量补偿在线动平衡

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旋转叶片-柔性机匣碰摩振动响应分析

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振动与冲击 2019年第5期38卷 162-168页

作者：郭旭民孙祺马辉孙帆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 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

以旋转叶片-柔性机匣为研究对象,基于ANSYS分析软件,考虑叶片旋转导致的离心刚化,旋转软化和科氏力效应,分别采用悬臂梁和圆柱壳来模拟叶片和柔性机匣,分析了碰摩导致的机匣及叶片振动,并与将机匣简化为集中质量点模型进行了对比。研究... 详细信息

以旋转叶片-柔性机匣为研究对象,基于ANSYS分析软件,考虑叶片旋转导致的离心刚化,旋转软化和科氏力效应,分别采用悬臂梁和圆柱壳来模拟叶片和柔性机匣,分析了碰摩导致的机匣及叶片振动,并与将机匣简化为集中质量点模型进行了对比。研究结果表明,考虑机匣柔性时能观察到由碰摩诱发的机匣节径振动,并且碰摩力和叶片振动响应相对于集中质量点模型均呈现出降低趋势。

关键词：圆柱壳叶片-柔性机匣碰摩振动响应节径振动

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基于联轴器不对中的磁悬浮双转子系统不平衡响应分析

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农业装备与车辆工程 2024年第9期62卷 96-101页

作者：梁曾凯刘明政王念先邓江洪卢本才武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081 冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 合建卡特工业股份有限公司湖北武汉430081

为探讨联轴器不对中故障对磁悬浮双转子系统振动响应的影响,基于有限元法构建包含不对中故障的磁悬浮双转子系统动力学模型,利用Newmark-β法求解其运动方程,通过时域和频域分析不对中情况下转子系统的振动响应。研究结果表明:在不对中... 详细信息

为探讨联轴器不对中故障对磁悬浮双转子系统振动响应的影响,基于有限元法构建包含不对中故障的磁悬浮双转子系统动力学模型,利用Newmark-β法求解其运动方程,通过时域和频域分析不对中情况下转子系统的振动响应。研究结果表明:在不对中引起的附加力作用下,磁悬浮双转子系统的响应会呈现显著的二倍频分量,且随着不对中程度的增加,二倍频分量的幅值也相应增大;内转子由于不对中故障引起的二倍频分量会通过中介轴承传递到外转子上;在不同控制参数下不对中故障对系统的影响有所不同,通过选取合适的比例系数和较大的微分系数,可以有效降低不对中故障对系统振动响应的影响。

关键词：双转子系统磁悬浮轴承联轴器不对中不平衡响应

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双重三要素型转子吸振器的参数优化

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内燃机 2023年第2期39卷 35-40页

作者：刘子良曹世伟贾磊孙龙飞姚红良沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110159 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

针对不平衡故障转子一阶共振时振幅过大的问题,本文提出了一种双重三要素型转子吸振器,并对其最优参数进行了优化设计。首先,采用有限元法和拉格朗日方程建立了双重三要素型吸振器-转子系统的动力学模型;然后,基于差分进化法建立了吸振... 详细信息

针对不平衡故障转子一阶共振时振幅过大的问题,本文提出了一种双重三要素型转子吸振器,并对其最优参数进行了优化设计。首先,采用有限元法和拉格朗日方程建立了双重三要素型吸振器-转子系统的动力学模型;然后,基于差分进化法建立了吸振器参数优化的数学模型,并求解得到最优参数及其影响规律;最后,通过数值仿真验证了双重三要素型吸振器的抑振效果。研究结果表明:当双重吸振器中两个单体吸振器质量相同时,两个单体吸振器的最优频率比相差约0.1,且均随质量比增加而减小;质量相同的双重吸振器的放大率比单体吸振器小约5%;当两个单体吸振器质量不同时,质量较大的吸振器的最优频率比和最优刚度比随质量差增大而增大,质量较小的吸振器则相反;与质量比差值为0.005时相比,质量比差值为0.09时吸振器的放大率增加约0.01;在所有安装位置中,将吸振器安装在抑振目标处可使放大率降至0.41,达到最佳抑振效果。

关键词：双重三要素转子吸振器一阶共振振动抑制参数优化差分进化法

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基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪研发

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东北大学学报（自然科学版） 2019年第6期40卷 841-846页

作者：李晖吴腾飞许卓韩清凯东北大学机械工程与自动化学院

研发了基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪.首先,以纤维增强复合梁试件为例,实现了其固有频率和振动响应的理论求解.然后,选取合适的步长来构造材料参数的迭代向量,并详细介绍了纤维增强复合材料参数的辨识原理.进一步,基于... 详细信息

研发了基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪.首先,以纤维增强复合梁试件为例,实现了其固有频率和振动响应的理论求解.然后,选取合适的步长来构造材料参数的迭代向量,并详细介绍了纤维增强复合材料参数的辨识原理.进一步,基于复合梁试件的激振平台、激光扫描装置、信号发生及数据采集器等功能部件,完成了测试仪硬件结构的搭建,并对基于LabVIEW编写的软件及其各个模块的功能和测控优势进行了说明.最后,利用该仪器辨识获得了三个TC500碳纤维/树脂基复合梁试件在不同纤维方向对应的材料参数,并与厂家所给的相关结果进行了对比,偏差在0.63 %~10.61 %之间,证明了所开发的材料参数测试仪的可靠性及其算法的有效性.

关键词：纤维增强复合材料材料参数测试仪参数辨识激光无损扫描

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