检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2023年第10期55卷 2274-2287页

作者：张康宇路宽程晖傅超郭栋西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西安710072 西北工业大学机电学院西安710072

文章以自主水下航行器(AUV)振动噪声抑制及其隐秘性提高为研究背景,提出了一种含有轴承非线性的AUV振动−声学模型,并通过寻找共振转换器(RC)最佳设计参数使壳体产生的振动声辐射功率级最小,达到反共振的目的.首先通过Lagrange法建立了... 详细信息

文章以自主水下航行器(AUV)振动噪声抑制及其隐秘性提高为研究背景,提出了一种含有轴承非线性的AUV振动−声学模型,并通过寻找共振转换器(RC)最佳设计参数使壳体产生的振动声辐射功率级最小,达到反共振的目的.首先通过Lagrange法建立了含有浆−轴−壳的双梁系统有限元模型,基于赫兹接触理论加入轴承非线性因素,然后根据声传播原理推出了声偶极子辐射场模型;然后,采用Runge-Kutta法求解了系统振动响应,通过时域响应、频谱、分岔和幅频响应图等后处理信号分析了系统的动力学特征;最后,以壳体声功率级作为代价函数并根据响应分析结果,对RC进行参数设计.通过对比非线性轴承和线性弹簧两种支撑,发现AUV在非线性轴承支撑下壳体振动辐射声功率级主体趋势是沿着线性结果分布的,同时均高于线性弹簧支撑下的系统噪声,并且在对应共振区域达到峰值;同时结果显示RC装置能够大幅度降低系统共振响应幅值及振动辐射声功率级,尤其在共振频率设计点处减振降噪效果最为显著,在共振频率设计点处频率没有发生偏移,但在其他个别区间内,除了最大共振幅值降低明显之外,共振频率产生一定的偏移.文章的理论模型揭示了AUV动力学响应特征及参数影响规律,其研究结果可为AUV减振降噪优化设计提供新的改进思路,具有一定的理论指导意义.

关键词：自主水下航行器转子动力学非线性减隔振双梁模型共振转换器

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脉冲爆震涡轮发动机转子系统优化设计

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航空发动机 2023年第2期49卷 13-18页

作者：傅超王福斌郑龙席路宽郑召利西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西安710072 西北工业大学动力与能源学院西安710072 武汉第二船舶设计研究所热能动力技术重点实验室武汉430205

为研制某脉冲爆震涡轮发动机样机,根据总体设计要求设计了相应的空心轴转子-轴承结构系统。基于有限元法建立了该转子系统的理论分析模型,采用数值积分方法开展了考虑脉冲爆震非定常周期气动载荷作用的转子系统动力学特性计算。将在临... 详细信息

为研制某脉冲爆震涡轮发动机样机,根据总体设计要求设计了相应的空心轴转子-轴承结构系统。基于有限元法建立了该转子系统的理论分析模型,采用数值积分方法开展了考虑脉冲爆震非定常周期气动载荷作用的转子系统动力学特性计算。将在临界转速处转子的振动幅值最小化作为优化目标,以转子系统各阶临界转速与发动机慢车转速及工作转速之间的裕度作为约束条件,结合转子强度的相关要求,基于NSGA-II多目标优化算法对转子系统的支承位置、刚度及转子结构的几何参数进行了优化设计。结果表明:优化后的转子-轴承系统满足总体设计要求,临界转速与工作转速之间的裕度超过20%,且保证了前3阶临界转速对应的振动幅值最小化。研究方法和结果可为脉冲爆震涡轮发动机转子系统结构设计和优化提供参考。

关键词：脉冲爆震转子系统气动载荷非定常激励优化设计涡轮发动机

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含螺栓连接的转子-轴承系统动力学行为研究

含螺栓连接的转子-轴承系统动力学行为研究

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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：陈锦路宽傅超杨永锋陈予恕西北工业大学力学与土木建筑学院西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西北工业大学振动工程研究所天津大学机械工程学院

转子-轴承系统为发动机的核心结构,其结构复杂,零部件众多,其中螺栓作为主要的连接件,对转轴系统的性能影响极大。本文阐明了含螺栓连接的转子-轴承系统的动力学机理,讨论了螺栓装配预紧力不均以及轴承游隙等连接件装配参数对其的影响... 详细信息

转子-轴承系统为发动机的核心结构,其结构复杂,零部件众多,其中螺栓作为主要的连接件,对转轴系统的性能影响极大。本文阐明了含螺栓连接的转子-轴承系统的动力学机理,讨论了螺栓装配预紧力不均以及轴承游隙等连接件装配参数对其的影响。基于拉格朗日方程建立含螺栓连接的转子-轴承模型。简化控制方程后,分别采用谐波平衡法和龙格库塔法求解出系统的非线性振动响应,结果表明了非线性的来源。考虑轴承赫兹接触力后,通过系统的分岔图来探究系统在不同速度下的振动趋势。此外,通过系统的时域响应、频谱图、相图和Poincare映射图细致地讨论了系统的动力学行为。再通过分岔图研究了轴承游隙变化和螺栓预紧力不均对动力学行为的影响。结果表明,系统的运动复杂,包含混沌运动,并且其中连接件的参数变化会对系统的动力学行为造成较大影响。然后计算Lyapunov指数,验证系统是否进入混沌。本文的模型能较好地阐明系统的动力学行为,且具有较高的精度,可为螺栓连接转子-轴承系统的可靠性计算及参数设计优化提供理论基础。

关键词：转子-轴承系统螺栓连接非线性动力学李雅普诺夫指数可靠性

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基于共振变换器的水下航行器参数设计与优化

基于共振变换器的水下航行器参数设计与优化

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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：张康宇路宽傅超杨永锋陈予恕西北工业大学力学与土木建筑学院西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西北工业大学振动工程研究所天津大学机械工程学院

本文提出了一种考虑轴承非线性的水下航行器系统振动辐射噪声抑制模型,该模型包括了三个子模型:水下航行器有限元模型、非线性球轴承模型和壳体声偶极子源辐射模型。本文基于赫兹接触理论(Hertz Contact Theory)考虑轴承非线性因素,通... 详细信息

本文提出了一种考虑轴承非线性的水下航行器系统振动辐射噪声抑制模型,该模型包括了三个子模型:水下航行器有限元模型、非线性球轴承模型和壳体声偶极子源辐射模型。本文基于赫兹接触理论(Hertz Contact Theory)考虑轴承非线性因素,通过有限元法建立含有浆-轴-壳的双梁精细化动力学模型,根据声传播原理推出了声偶极子辐射场模型;其次,采用四级四阶Runge-Kutta法求解了系统振动响应,通过时域响应、频谱、分叉图和声功率图等后处理信号分析了系统的动力学特征,以壳体声功率作为代价函数并根据响应分析结果,进行了共振变换器参数设计与优化,计算结果表明安装在推进轴系上的共振变换器能有效降低系统振动响应与声辐射强度;最后基于带有内外激振的动力舱段开展了初步实验研究;通过模型分析、减振器件设计及实验探究,揭示其动力学响应特征及参数影响规律,为水下航行器的减振及噪声抑制提供理论支撑和试验指导。

关键词：水下航行器转轴系统非线性动力学非线性振动共振变换器

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基于形状记忆合金的航空发动机变刚度支架设计及减振

基于形状记忆合金的航空发动机变刚度支架设计及减振

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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：张文涛路宽傅超杨永锋陈予恕西北工业大学力学与土木建筑学院西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西北工业大学振动工程研究所天津大学机械工程学院

航空发动机为飞机提供动力,是飞机的心脏,直接影响着飞机的性能和可靠性,附件系统和连接结构是航空发动机不可缺少的部分,发动机的过度振动通常会造成附件和连接结构的变形破坏,这将直接影响发动机的服役性能和结构安全性。因此亟需厘... 详细信息

航空发动机为飞机提供动力,是飞机的心脏,直接影响着飞机的性能和可靠性,附件系统和连接结构是航空发动机不可缺少的部分,发动机的过度振动通常会造成附件和连接结构的变形破坏,这将直接影响发动机的服役性能和结构安全性。因此亟需厘清航空发动机附件—连接结构的振动特性,并对连接结构进行减振隔振设计以确保飞机安全性。本文以某型号航空发动机整机系统为研究对象,提出了基于双转子-轴承系统的机匣-连接结构-附件系统的一体化建模方法,应用解析及数值方法对此动力学系统模型进行分析,研究航空发动机整机系统外接附件-连接结构的非线性动力学行为机理,并且针对连接结构进行减振隔振设计,采用拓扑优化和基于形状记忆合金的变刚度设计,实现航空发动机附件系统的主动减振,分析了无故障和不对中故障下变刚度支架的非线性动力学特性,对比了变刚度连接结构的减振效果。

关键词：航空发动机支架双转子—轴承系统变刚度振动控制非线性动力学非线性振动

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航空发动机双转子系统耦合故障机理研究

航空发动机双转子系统耦合故障机理研究

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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：张昊鹏路宽傅超杨永锋陈予恕西北工业大学机电学院西北工业大学力学与土木建筑学院西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西北工业大学振动工程研究所天津大学机械工程学院

双转子-轴承系统作为航空发动机的核心,其动力学行为对航空发动机整机振动特性有重要的影响。因此,本文围绕航空发动机双转子-轴承系统,建立了双转子的动力学模型与故障模型,分析了不同工况与故障参数对双转子系统各关键部件与整机振动... 详细信息

双转子-轴承系统作为航空发动机的核心,其动力学行为对航空发动机整机振动特性有重要的影响。因此,本文围绕航空发动机双转子-轴承系统,建立了双转子的动力学模型与故障模型,分析了不同工况与故障参数对双转子系统各关键部件与整机振动特性的影响。建模时,通过第二类拉格朗日方程与有限元理论分别建立了转盘、转轴、普通轴承、中介轴承单元,同时考虑了瞬态项对模型的影响以及各物理量间的变换关系。为了提高双转子有限元模型稳态响应的求解效率,基于经典的时频域转换(AFT)思想与现有的谐波平衡-时频域转换(HB-AFT)方法,针对有限元模型改进了数值求解Jacobian矩阵的方法,提高了该方法的通用性。在双转子系统动力学模型的基础上,本文对松动-碰摩耦合故障、不对中-碰摩耦合故障双转子系统进行了研究,得到了振动特性随故障参数及工况参数的变化规律。本文的研究成果可一定程度上为双转子系统结构优化提供理论基础,为航空发动机故障诊断提供先验信息。

关键词：航空发动机双转子-轴承系统耦合故障非线性动力学 HB-AFT

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航空发动机变刚度支架设计及振动控制

航空发动机变刚度支架设计及振动控制

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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：张亦弛路宽杨洋王子尧程晖傅超西北工业大学力学与土木建筑学院西北工业大学振动工程研究所西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所西南交通大学力学与航空航天学院中国航空发动机研究院西北工业大学机电学院西北工业大学飞行器高性能装配重点实验室

航空发动机连接结构振动故障会严重影响发动机的正常运行甚至造成机毁人亡的惨剧,需要采取一定的减振或隔振措施。航空发动机支架是至关重要的连接件,其位于机匣和附件之间,起到关键的支撑和传递载荷的作用。由于支架自身结构和尺寸的限... 详细信息

航空发动机连接结构振动故障会严重影响发动机的正常运行甚至造成机毁人亡的惨剧,需要采取一定的减振或隔振措施。航空发动机支架是至关重要的连接件,其位于机匣和附件之间,起到关键的支撑和传递载荷的作用。由于支架自身结构和尺寸的限制,传统减振方法不适用于支架结构。针对此问题,本文基于形状记忆合金材料设计了一种刚度可变的航空发动机支架,以此避开共振频率,实现航空发动机附件系统的主动减振。首先根据机匣和附件的相对位置建立支架初始模型并进行拓扑优化,在满足强度的要求下大幅减轻支架质量。之后将支架部分材料使用形状记忆合金进行替换完成了变刚度设计,并分析了温度对支架变形、应力及刚度的影响。最后将所设计的变刚度支架用于航空发动机机匣-支架-附件系统,建立了一体化有限元模型并求解其动力学响应。在单一及耦合故障激励频率下研究了变刚度支架对附件系统的减振效果,最后进行了不同温度下的扫频仿真,获得了系统共振频率及幅值随温度的变化规律,对航空发动机支架减振设计具有一定的指导意义。

关键词：航空发动机支架形状记忆合金可变刚度振动控制拓扑优化

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二次降维方法在耦合故障双转子-轴承系统中的应用

二次降维方法在耦合故障双转子-轴承系统中的应用

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第15届全国转子动力学学术大会（ROTDYN2023）

作者：郭栋路宽朱伟东靳玉林程晖顾晓辉傅超西北工业大学振动工程所西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所马里兰大学机械工程学院西南交通大学机械工程学院西北工业大学宇航装配所石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室

针对航空发动机转轴系统维数高,非线性强的问题,采用CMS-POD方法进行降维研究。以实际航空发动机转子及支承所面临的耦合故障问题为例,建立了松动-碰磨耦合故障的双转子-轴承系统有限元模型。介绍了五种常用的降维方法,详细分析了模态... 详细信息

针对航空发动机转轴系统维数高,非线性强的问题,采用CMS-POD方法进行降维研究。以实际航空发动机转子及支承所面临的耦合故障问题为例,建立了松动-碰磨耦合故障的双转子-轴承系统有限元模型。介绍了五种常用的降维方法,详细分析了模态综合法(CMS)和本征正交分解法(POD)这两种工程常用降维方法的优点及局限性。

关键词：降维方法耦合故障双转子

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二次降维方法在耦合故障转轴系统中的应用

二次降维方法在耦合故障转轴系统中的应用

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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：郭栋路宽朱伟东靳玉林顾晓辉杨永锋傅超西北工业大学振动工程研究所西北工业大学智能飞行器结构强度与设计研究所马里兰大学机械工程学院西南交通大学机械工程学院石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室

以实际航空发动机转子及支承所面临的耦合故障问题为例,采用有限元方法建立了松动-碰磨耦合故障的双转子-轴承系统动力学模型。介绍了集中常用降维方法,详细介绍了模态综合法(CMS)和本征正交分解法(POD)这两种降维方法以及他们的优缺点... 详细信息

以实际航空发动机转子及支承所面临的耦合故障问题为例,采用有限元方法建立了松动-碰磨耦合故障的双转子-轴承系统动力学模型。介绍了集中常用降维方法,详细介绍了模态综合法(CMS)和本征正交分解法(POD)这两种降维方法以及他们的优缺点。基于CMS方法获取了原系统的一次降维系统,基于POD法获得了一次降维系统的降维系统即二次降维系统。采用数值方法获取了不同参数下三个系统的解,对比了降维前后系统的时间历程曲线、相图、频谱等,(如图1所示),说明CMS-POD二次降维方法在大幅度减少原系统自由度的情形下仍具有非常高的精度,克服了CMS法和POD法分别单独使用时的缺点,具有重要的工程应用意义。

关键词：航空发动机转子二次降维非线性耦合故障 POD

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夯实复合材料基础研究服务国家发展战略——“先进复合材料力学”专刊序言

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复合材料学报 2024年第9期41卷 I0004-I0004页

作者：郑锡涛张幸红李岩陈玉丽西北工业大学航空学院西北工业大学飞行器复合材料结构研究所哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所同济大学航空航天与力学学院上海飞行器力学与控制研究院民航航空器结构智能辅助适航重点实验室复合材料结构设计与制造教育部重点实验室 SAMPE 亚澳复合材料学会中国复合材料学会中国力学学会女科技工作者委员会上海市力学学会上海市复合材料学会北京航空航天大学航空科学与工程学院北京航空航天大学飞行器结构强度系北京航空航天大学固体力学研究所北京航空航天大学航空航天国家级实验教学示范中心中国力学学会中国复合材料学会复合材料结构设计专委会

先进复合材料是国家战略发展的重点,党中央高度重视新材料的发展。习总书记在党的二十大报告中指出,加快实现我国高水平科技自立自强,明确提出将“新材料、新能源、生物技术”等作为新的增长引擎。一系列国家纲领性政策的出台,也明确指... 详细信息

先进复合材料是国家战略发展的重点,党中央高度重视新材料的发展。习总书记在党的二十大报告中指出,加快实现我国高水平科技自立自强,明确提出将“新材料、新能源、生物技术”等作为新的增长引擎。一系列国家纲领性政策的出台,也明确指出加快新材料的研发和应用。面向世界科技前沿和国家重大需求,作为先进、轻质、高强的典型代表,先进复合材料成为国民经济增长的重要支柱,对于推动战略性新兴产业融合发展具有重要的作用。目前随着尖端科学技术的不断进步,先进复合材料已广泛应用于航空航天、风力发电、交通运输、海洋舰船等领域。

关键词：战略性新兴产业尖端科学技术增长引擎自立自强复合材料力学先进复合材料交通运输航空航天

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