检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2020年第19期39卷 114-120页

作者：柴清东付强马辉韩清凯张大志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 东北大学理学院力学实验中心沈阳110819

以航空发动机中的双联卡箍为研究对象,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理。通过刚度测试装置获得双联卡箍的角刚度和部分线刚度;基于铁木辛柯梁理论建立两端固支条件下的双联卡箍管路系统的动力学模型,采用遗传算法结合模态试验搜索... 详细信息

以航空发动机中的双联卡箍为研究对象,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理。通过刚度测试装置获得双联卡箍的角刚度和部分线刚度;基于铁木辛柯梁理论建立两端固支条件下的双联卡箍管路系统的动力学模型,采用遗传算法结合模态试验搜索未能测定的双联卡箍刚度,其中仿真与试验固有频率误差不超过4.46%,两者频响函数吻合较好。在获得双联卡箍刚度的基础上,建立了单-双联卡箍管路系统的动力学模型,并通过锤击试验验证了模型的有效性,仿真与试验固有频率误差不超过3.86%,各阶振型对比较好,单-双联卡箍管路系统的动力学模型可用于卡箍管路系统振动特性分析工程实际之中。

关键词：双联卡箍管路试验测试有限元固有频率频响函数

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基于疲劳试验与数值分析方法的齿根裂纹扩展规律及寿命预测研究

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机械传动 2022年第2期46卷 1-6页

作者：张眸青方实年蒲春雷韩洪征马辉王明涛李旭东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 中冶华天工程技术有限公司江苏南京210019 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 东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

通过疲劳试验机对带有齿根裂纹故障的变位直齿轮进行疲劳试验,得到齿根裂纹扩展规律:齿根裂纹相对于齿根方向更易于沿着齿宽方向扩展,扩展速率呈现先慢后快的趋势。采用FRANC3D仿真模拟软件,对设置了相同初始裂纹的变位直齿轮齿根裂纹... 详细信息

通过疲劳试验机对带有齿根裂纹故障的变位直齿轮进行疲劳试验,得到齿根裂纹扩展规律:齿根裂纹相对于齿根方向更易于沿着齿宽方向扩展,扩展速率呈现先慢后快的趋势。采用FRANC3D仿真模拟软件,对设置了相同初始裂纹的变位直齿轮齿根裂纹进行了自动扩展分析研究,确定了裂纹扩展方向及路径。通过对比,模拟结果与试验结果是相吻合的,表明构造的仿真模型得到了疲劳试验的验证,证明了结论的可靠性。通过对齿根裂纹扩展路径及方向的研究,可以为齿轮的设计和制造提供可靠依据。在此基础上,探讨了裂纹扩展寿命的相关问题。

关键词：变位直齿轮齿根裂纹扩展疲劳试验数值模拟疲劳寿命

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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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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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弹性环支承转子系统非线性特性研究

弹性环支承转子系统非线性特性研究

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第15届全国转子动力学学术大会（ROTDYN2023）

作者：孙凯罗忠李雷吴法勇葛向东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

弹性环是航空发动机、燃气轮机等大型旋转机械中常用的转子支承结构。作为转子系统的关键部件,其刚度特性及其引起的转子非线性特性一直是科学研究的重点。现有的研究主要集中在鼠笼弹性支承的研究,而对弹性环的研究较少。首先,本文建... 详细信息

弹性环是航空发动机、燃气轮机等大型旋转机械中常用的转子支承结构。作为转子系统的关键部件,其刚度特性及其引起的转子非线性特性一直是科学研究的重点。现有的研究主要集中在鼠笼弹性支承的研究,而对弹性环的研究较少。首先,本文建立了弹性环的分段刚度模型,得到了弹性环的非线性刚度。其次,将弹性环分段刚度模型引入组合支承转子系统中,

关键词：弹性环非线性特性组合支承

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航空发动机转子系统动力学相似模型试验研究

航空发动机转子系统动力学相似模型试验研究

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：李雷罗忠吴法勇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

航空发动机转子系统的振动试验存在周期长、风险大、成本高等困难,动力学相似理论以缩比相似模型复现全尺寸原型的动力学特性,并已经广泛应用于大型结构的振动试验中。然而,对于复杂转子系统的畸变相似预测仍存在预测精度不足的问题。... 详细信息

航空发动机转子系统的振动试验存在周期长、风险大、成本高等困难,动力学相似理论以缩比相似模型复现全尺寸原型的动力学特性,并已经广泛应用于大型结构的振动试验中。然而,对于复杂转子系统的畸变相似预测仍存在预测精度不足的问题。针对螺栓连接参数与转子尺寸参数的全部物理关系尚不明确,从而难以推导螺栓连接转子的相似关系问题,提出了基于子结构广义方程的螺栓连接转子系统相似方法,通过风扇段转子和内外双转子验证了所提方法的有效性。针对现有相似方法对于畸变相似情况预测精度不足的问题,提出了变幂数畸变相似方法,实现以不同的幂数预测对不同畸变程度的原型进行自适应预测,与现有方法相比大幅提高了预测精度。进一步开展了转子系统动力学相似设计方法的实际应用研究,实现了以风扇段转子模型试验器预测整机中风扇段的振动特性,验证了所提相似设计方法在实际工程中的有效性,可为航空发动机转子系统的缩比模型试验提供理论方法与技术支撑。

关键词：航空发动机转子系统动力学相似螺栓连接模型试验

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转子系统畸变动力学相似方法与模型试验研究

转子系统畸变动力学相似方法与模型试验研究

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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：李雷罗忠吴法勇葛向东孙凯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

大型转子系统的振动试验存在周期长、风险大、成本高等困难,动力学相似理论以缩比相似模型复现全尺寸原型的动力学特性,并已经广泛应用于大型结构的振动试验中。然而,对于复杂转子系统的畸变相似预测仍存在预测精度不足的问题。针对实... 详细信息

大型转子系统的振动试验存在周期长、风险大、成本高等困难,动力学相似理论以缩比相似模型复现全尺寸原型的动力学特性,并已经广泛应用于大型结构的振动试验中。然而,对于复杂转子系统的畸变相似预测仍存在预测精度不足的问题。针对实际工程中重力加速度无法缩比导致相似关系推导出现矛盾的问题,建立了考虑重力加速度的转子系统相似关系,实现了相似复现反演过程中原型与模型的振动响应、转速均保持一致,确定了以45#钢预测钛合金的相似关系,进一步降低了试验成本与试验难度。针对现有相似方法对于畸变相似情况预测精度不足的问题,提出了变幂数畸变相似方法,基于全微分理论、敏感性分析推导得到了考虑耦合效应的幂数,实现以不同的幂数预测对不同畸变程度的原型进行自适应预测。所提方法预测的临界转速、振动响应与现有相似方法进行了对比。结果表明,所提方法提高了临界转速与振动响应的预测精度,可为航空发动机转子系统的缩比模型试验提供理论方法与技术支撑。

关键词：转子系统模型试验畸变相似临界转速振动响应

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基于正交池化算法的数据驱动模型在线故障检测

基于正交池化算法的数据驱动模型在线故障检测

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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：周广泽罗忠朱云鹏王智傲杨铭扬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伦敦玛丽女王大学工程与材料科学学院

非线性有源自回归(Nonlinear AutoRegressive with eXogenous inputs,NARX)模型已广泛应用于动力学系统的在线故障检测。然而,针对高维数据系统的在线系统建模时,运算效率问题常导致故障检测具有滞后性。在NARX模型的建模过程中,已有正... 详细信息

非线性有源自回归(Nonlinear AutoRegressive with eXogenous inputs,NARX)模型已广泛应用于动力学系统的在线故障检测。然而,针对高维数据系统的在线系统建模时,运算效率问题常导致故障检测具有滞后性。在NARX模型的建模过程中,已有正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)高效算法,但其准确度有待提高。为实现在线故障高效且精准的检测,提出了一种新的快速数据驱动建模方法,即正交池化(Orthogonal Pooling,OP)算法。首先,通过一个单自由度(Duffing)系统说明了OMP算法的建模偏差现象,并分析了导致偏差的原理。在此基础上,提出OP算法,并将其重新用于Duffing系统上辨识。最后,通过裂纹悬臂梁模型的故障诊断算例验证新方法的有效性。悬臂梁裂缝检测的案例研究表明,OP算法比传统的OLS建模过程快10倍以上,并且所得模型可以有效完成悬臂梁裂纹故障严重程度检测,证明了新方法在工程实践中的在线故障检测的应用前景。

关键词： NARX模型系统辨识在线故障检测正交池化算法

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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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基于自适应天牛须算法的航空发动机管路布局优化

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机械工程学报 2020年第20期56卷 174-184页

作者：于嘉鹏袁鹤翔杨永华张硕费强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 中航工业沈阳发动机设计研究所沈阳110015

针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间... 详细信息

针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间障碍物时,采用将附件和管路分开建模的方式,一方面建立机匣附件的轴向包围盒,并在包围盒内部构建小范围的附件栅格信息矩阵;另一方面,对已布局管路分段处理后采用线段求交的方式做出干涉性判断,在此基础上根据某种度量选择本条管路的避障策略,以达到充分利用敷设空间的目的。建立管路布局问题的数学模型,并以管路长度和压力损失作为优化目标完成路径的规划过程。最后,通过仿真实例证明所提方法的可行性。

关键词：航空发动机管路布局天牛须算法线段求交避障策略

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