检索结果-内蒙古大学图书馆

复合材料学报 2019年第2期36卷 380-388页

作者：李晖吴怀帅张体南闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热... 详细信息

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热环境下复合薄板振动特性的求解流程。然后,搭建了热环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维/树脂薄板为研究对象进行了实际测试。以相应的测试结果为例,研究发现,当温度从20℃上升到200℃时,复合薄板的模态振型基本不发生改变,固有频率降低幅度在2.3%～36.6%之间,振动响应幅值增大范围约为15.3%～58.4%,且阻尼性能也呈现增大的趋势,例如相对于常温下的阻尼结果,当温度上升到200℃时,其前6阶模态阻尼比的增大程度在13.9%～56.4%之间。另外,经过对比理论和测试获得的不同温度下的固有频率、模态振型、振动响应及阻尼结果可知,两者吻合较好,进而验证了解析分析方法及其结果的正确性。

关键词：热环境复合薄板振动特性基础激励

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广义参数化同步压缩变换及其在旋转机械振动信号中的应用

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机械工程学报 2019年第11期55卷 149-159页

作者：俞昆罗志涛李鸿飞马辉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

广义参数化时频分析通过构造匹配的参数化变换核,能够有效提高强调频信号的时频能量聚集性。然而,受短时傅里叶变换中窗函数结构的影响,利用该方法获得的时频能量分布在真实瞬时频率附近始终存在能量扩散现象。同步压缩变换利用同步压... 详细信息

广义参数化时频分析通过构造匹配的参数化变换核,能够有效提高强调频信号的时频能量聚集性。然而,受短时傅里叶变换中窗函数结构的影响,利用该方法获得的时频能量分布在真实瞬时频率附近始终存在能量扩散现象。同步压缩变换利用同步压缩操作可将短时傅里叶变换处理后的时频能量压缩至真实瞬时频率位置,然而,同步压缩变换仅适用于分析频率成分恒定的纯谐波信号。以短时傅里叶变换为纽带,将两种时频分析方法相结合,提出了广义参数化同步压缩变换。考虑到旋转机械振动信号多为多分量信号,通过迭代处理的方式,依次获取各单分量信号的时频能量分布,对其进行叠加得到最终的时频能量分布。通过数值仿真以及变转速下转子不对中、滚动轴承外圈故障模拟试验验证了所提方法的有效性。

关键词：广义参数化时频分析同步压缩变换广义参数化同步压缩变换旋转机械振动信号

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卡箍-管路系统固有特性计算与试验方法

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航空动力学报 2019年第5期34卷 1029-1035页

作者：柴清东朴玉华马辉吴文轩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

以航空发动机中的卡箍-管路系统为研究对象,基于自主设计的卡箍刚度试验测试装置,对直径为8mm的卡箍的线刚度和角刚度进行了试验测试。根据实测卡箍刚度,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理,并基于自编有限元法建立了卡箍-管路系统的... 详细信息

以航空发动机中的卡箍-管路系统为研究对象,基于自主设计的卡箍刚度试验测试装置,对直径为8mm的卡箍的线刚度和角刚度进行了试验测试。根据实测卡箍刚度,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理,并基于自编有限元法建立了卡箍-管路系统的动力学模型。通过试验与仿真所获得的固有频率及频响函数的对比,从而验证了卡箍刚度测定及有限元模型的合理性,并进一步研究了拧紧力矩对卡箍-管路系统固有频率的影响。结果表明:拧紧力矩的增加会导致管路的固有频率增大,且针对所研究的卡箍,当拧紧力矩大于8N·m时,管路固有频率逐渐趋于稳定。

关键词：管路卡箍试验测试固有频率频响函数

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考虑混合修形的非对称直齿轮副啮合特性与振动特性分析

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中国科学：技术科学 2019年第6期49卷 661-668页

作者：皇甫一樊陈康康马辉孙衍宁段田堂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

基于能量法与切片理论,提出了一种非对称直齿轮副啮合特性及振动特性分析模型.该模型将延长啮合、非线性赫兹接触、齿基刚度修正以及轮齿修形考虑在内,能较为准确地分析非对称直齿轮副的啮合特性.通过将解析方法得到的时变啮合刚度和接... 详细信息

基于能量法与切片理论,提出了一种非对称直齿轮副啮合特性及振动特性分析模型.该模型将延长啮合、非线性赫兹接触、齿基刚度修正以及轮齿修形考虑在内,能较为准确地分析非对称直齿轮副的啮合特性.通过将解析方法得到的时变啮合刚度和接触应力与有限元方法得到的结果进行比较可以得知:两种方法得到的啮合刚度和接触应力吻合很好,并且解析方法的计算效率远远高于有限元方法;随着工作侧压力角的增大,齿面接触应力和齿轮副重合度减小,啮合刚度增大.在啮合特性分析模型的基础上,建立了非对称直齿轮副动力学模型.通过振动特性分析可知:随着工作侧压力角的增大,振动幅值增大,系统的固有频率略微降低.本文解析模型可以为非对称直齿轮副的设计提供理论依据.

关键词：非对称齿轮轮齿修形啮合刚度接触应力振动特性

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无失效数据场合智能换刀机器人中轴承的可靠性评估

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机械工程学报 2019年第2期55卷 186-194页

作者：李海洋谢里阳刘杰袁延凯姚常辉姜春龙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

在目前无失效数据可靠性评估方法中,采用一个模型很难同时得到参数的点估计和置信区间估计。如果采用不同方法分别进行点估计和区间估计,则会造成结果的一致性问题。为此在无失效数据情况下对某型号智能换刀机器人系统中转动关节处的滚... 详细信息

在目前无失效数据可靠性评估方法中,采用一个模型很难同时得到参数的点估计和置信区间估计。如果采用不同方法分别进行点估计和区间估计,则会造成结果的一致性问题。为此在无失效数据情况下对某型号智能换刀机器人系统中转动关节处的滚动轴承进行可靠性分析,提出一种新的无失效数据可靠性评估模型。新模型采用E-Bayes方法推导出产品寿命概率分布曲线,进而得到产品可靠度的点估计。再利用参数Bootstrap法从寿命概率分布中重新抽取新样本,通过新样本获得产品可靠度的区间估计。在不降低结果可信度的情况下,同时得到产品可靠度的点估计和区间估计。算例分析结果表明,在威布尔分布条件下,新模型不仅能够满足可靠性评估的要求,还可以提高可靠度区间估计精度。所提模型已经验证在进行无失效数据可靠性评估过程中具有良好的可行性,且便于工程应用。

关键词：可靠性评估无失效数据 E-Bayes方法参数Bootstrap法威布尔分布

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转子-叶片系统非线性振动和动态稳定性分析

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振动与冲击 2019年第6期38卷 15-22,45页

作者：李炳强马辉曾劲郭旭民崔璨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

以转子-叶片耦合系统作为研究对象,在主共振条件下,分析其振动响应和动态稳定性。基于广义Hamilton原理建立系统的运动微分方程,采用Coleman变换和复平面变换用于系统自由度缩减并利用多尺度方法展开求解。研究了法向碰摩力、摩擦因数... 详细信息

以转子-叶片耦合系统作为研究对象,在主共振条件下,分析其振动响应和动态稳定性。基于广义Hamilton原理建立系统的运动微分方程,采用Coleman变换和复平面变换用于系统自由度缩减并利用多尺度方法展开求解。研究了法向碰摩力、摩擦因数、阻尼、支承刚度、圆盘偏心量等因素对转子系统稳态响应的影响,并采用龙格-库塔数值积分方法验证多尺度摄动解的准确性。研究结果表明,较大的法向碰摩力会诱发系统产生失稳现象,此外,随着圆盘偏心量和支承刚度的增加,系统的跳跃频率和共振峰值增大,而阻尼的增加将提高系统的稳定性。

关键词：主共振转子-叶片系统稳定性非线性振动

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基于实测频响函数反推管路卡箍支承刚度与阻尼

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航空动力学报 2019年第3期34卷 664-670页

作者：高晔孙伟朴玉华马辉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

为了有效创建航空发动机管路系统动力学模型,需要获得动载荷作用下管路卡箍支承刚度及阻尼。提出一种基于实测频响函数(FRF)反推卡箍支承刚度及阻尼的方法。确定了针对单管路双卡箍支撑系统的反推辨识流程;利用自编有限元创建了该管路... 详细信息

为了有效创建航空发动机管路系统动力学模型,需要获得动载荷作用下管路卡箍支承刚度及阻尼。提出一种基于实测频响函数(FRF)反推卡箍支承刚度及阻尼的方法。确定了针对单管路双卡箍支撑系统的反推辨识流程;利用自编有限元创建了该管路系统的动力学模型,并给出了求解频响函数的方法;进一步,提出了基于灵敏度的卡箍支承刚度和阻尼反推辨识算法;以典型管路卡箍为例,用所提出的方法辨识出了该卡箍的支承刚度和阻尼。将辨识值回带到理论模型中,发现仿真及实测固有频率及相对应的频响函数偏差均小于9%,从而证明了研发的辨识方法的合理性。另外,辨识结果也表明卡箍的刚度及阻尼具有频率依赖性,且水平及竖直方向存在差异。

关键词：管路卡箍支承刚度支承阻尼反推辨识频响函数

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基于硬涂层的主动失谐整体叶盘建模与分析

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振动与冲击 2019年第17期38卷 65-72页

作者：高俊男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

通过在整体叶盘各扇区叶片上涂敷不同厚度的硬涂层可以将主动失谐减振与硬涂层阻尼减振技术简单而有效地应用于整体叶盘。为了探究该方法的减振特性,首先给出了利用单个失谐扇区的结构矩阵组集成完整主动失谐叶盘结构矩阵的方法,并利用... 详细信息

通过在整体叶盘各扇区叶片上涂敷不同厚度的硬涂层可以将主动失谐减振与硬涂层阻尼减振技术简单而有效地应用于整体叶盘。为了探究该方法的减振特性,首先给出了利用单个失谐扇区的结构矩阵组集成完整主动失谐叶盘结构矩阵的方法,并利用泰勒展开和最小二乘法建立了叶片上的涂层厚度与涂层引起的叶片失谐矩阵这两者的近似关系。在此基础上,利用公称模态子集法对失谐叶盘结构进行减缩建模。接着,通过与完整有限元的计算结果对比验证了所提出的近似关系与减缩模型的正确性。最后,利用该减缩模型和蒙特卡罗模拟分析了行波激励下基于硬涂层的主动失谐叶盘振动特性。研究表明:叶盘基体随机失谐下,该方法可以明显降低整体叶盘的响应水平。

关键词：硬涂层主动失谐整体叶盘建模与分析

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阶梯轴-柔性盘耦合系统振动特性分析

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中国科学：技术科学 2019年第7期49卷 778-786页

作者：杨桐刘诗宇马新星马辉罗志涛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

传统的地面旋转机械轮盘类结构刚度较大,在转子动力学分析中多将其假定为集中质量点,而在航空发动机中为了满足减重的需要,轮盘较为轻薄,其柔性不可忽略.目前针对转轴和柔性盘耦合系统振动特性的研究还较少,为了弥补这一研究的不足,本... 详细信息

传统的地面旋转机械轮盘类结构刚度较大,在转子动力学分析中多将其假定为集中质量点,而在航空发动机中为了满足减重的需要,轮盘较为轻薄,其柔性不可忽略.目前针对转轴和柔性盘耦合系统振动特性的研究还较少,为了弥补这一研究的不足,本文结合假设模态法和有限单元法,采用有限元-半解析混合建模法,建立了阶梯轴-柔性盘的动力学模型,其中阶梯轴采用铁木辛柯梁模拟,柔性盘则使用半解析方法建模,基于Lagrange方程和Galerkin方法,推导出系统的运动微分方程;然后分析了在静止和旋转状态下阶梯轴-柔性盘耦合系统的固有特性,并采用ANSYS软件仿真和模型实验验证了所开发模型的有效性;最后分别在刚性盘和柔性盘假设下,求解对比了系统的幅频响应,揭示柔性盘对系统高阶振动的影响规律.

关键词：阶梯轴柔性盘耦合系统动力学特性

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面向新兴产业应用的真空环境稀薄气体动力学耦合分析技术

面向新兴产业应用的真空环境稀薄气体动力学耦合分析技术

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第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛

作者：刘坤郝明陈树雷王桂鹏迟小宇巴德纯东北大学机械工程与自动化学院

真空状态下气体稀薄,提供了极高清洁度的工艺环境,因此被广泛应用于半导体集成电路、新能源、新材料、航空航天、大科学装置、生物化工制药等战略新兴领域。真空装备作为提供真空获得、测量和应用的主要部件和真空环境,其在应用过程中... 详细信息

真空状态下气体稀薄,提供了极高清洁度的工艺环境,因此被广泛应用于半导体集成电路、新能源、新材料、航空航天、大科学装置、生物化工制药等战略新兴领域。真空装备作为提供真空获得、测量和应用的主要部件和真空环境,其在应用过程中受背景稀薄气体特性、多物理量、工艺过程、气体成分、介质等关键因素的影响,直接关联工艺产品或流程的品控。因此,在真空装备设计过程中,需要考虑结构尺度差异性、稀薄气体流域区分、物理场耦合作用等多重因素。本文通过大型真空应用腔体内稀薄气体流动规律研究、真空泵旋转抽气容腔与间隙流动分析、微纳尺度器件多相/多物理场流动行为分析等三个方面,介绍多尺度稀薄气体环境动态数值模拟技术的应用分析。(1)大型真空腔体是光刻、PVD/CVD镀膜、熔炼、真空冶金、先进化工等工艺设备的核心装置,综合考虑复杂结构性、工艺过程中的"热-结构-材料"多重耦合造成放气复杂、密封和微通道泄漏、抽气管道截面和尺寸等多因素,针对真空工艺对腔室内不同功能区域气体密度的需求,通过合理选择与布置真空系统,实现腔室内不同功能区气体密度的精准控制。(2)以干式真空泵在集成电路产业应用为代表,真空环境存在高背压、大流量、宽温区等特点,致使泵内结构场、流场和温度场耦合作用下的稀薄气体流动与传热过程极其复杂,与此同时,泵内转子运行时,啮合间隙呈现动态变化,造成间隙分布不均,易产生周期性震荡,形成泵内冲击,造成泵效率低下、工作失稳。亟须建立真空泵运转态多物理场耦合设计理论,为真空泵的正向设计提供理论支撑。(3)随着微纳芯片的快速发展,以微小型质谱计、真空计、真空泵为代表的真空电子器件,逐步向芯片级发展。受结构限制,电磁场和背景稀薄气体流场等多物理场耦合作用影响着带电粒子在芯片内的传输过程。探究带电粒子的受扰携运传输规律,增强对微纳尺度中性气体流场内部机制的原理性探索和实验验证,分析和解决此类核心技术问题。本文提出在应用过程中的真空环境多尺度动态数值模拟技术,从不同尺度和应用分析各种新兴产业中对真空科学的技术需求,旨在探索关键技术瓶颈所涉及的复杂物理过程和隐藏的科学问题,通过理论分析和数值方法尝试建立研究手段,力图为高端真空装备的设计和应用提供科学的分析过程和精准的数据支撑。

关键词：真空环境稀薄气体模拟多物理场耦合计算流体力学新兴产业

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