带主动磁轴承单盘转子的坠落瞬态响应

就磁轴承发生故障时转子坠入备用轴承所产生的非线性瞬态响应，提出了摩擦力的计算模型，从理论上建立了更为精确的运动微分方程．数值积分结果预示，当备用轴承具有很小阻尼或很大阻尼时，会导致系统破坏的逆回旋．为保证系统安全运行。

质量任意分布下的柔性转子过临界点时的瞬态响应

本文首先将Riccati传递矩阵法和正、逆回旋运动分解理论应用于有阻尼的分布质量转子的复特征问题计算,求出系统各阶正、逆回旋临界速度(也称临界点)及相应报型然后作者对广义阻尼模态理论作了引伸和发展,结合Bogoliubov-Mitropolakii渐近法,建立起一阶微分方程组,计算不平衡柔性转子分别在正、逆回旋下通过各阶临界点的非线性、非定常瞬态响应,还深入分析了转子相继通过两十分邻近的临界点时发生的耩合现象.

磁轴承失灵后坠落转子瞬态振动灾变机理研究

研究一个带磁轴承的转子系统,在磁轴承失灵后转子坠入备用轴承引起的非线性瞬态振动· 通过严格建立运动方程和数值仿真计算,详尽地分析了坠落转子转动角速度变化和轴颈与备用轴承接触点法向力变化的时间历程及备用轴承振动位移的频谱。

115万kW超大型核电透平机组的静力分析

首次尝试确定具有１１个液膜动力轴承的１１５万ｋＷ超大型核电站透平发电机转子系统的静挠度、轴应力和支承反力的分布．使用有限元方法对该系统建立计算模型，计算和分析了轴承竖向对中状态的变化对支承反力和轴应力分布的影响．在正常运行速度和一定范围的轴承载荷下，计算了诸液膜轴承的刚度和阻尼系数以及液膜压力分布，并计及基础柔性．根据测量到的运行速度下诸轴承塞油孔动压力，预测和估算支承反力的分布，为动力分析打下基础．

喷气客机涡轮风扇发动机的振动诊断与改进

通过动态分析和现场测试对一喷气客机的发动机振动作出诊断，发现涡轮叶轮的变柔导致其极转动惯量显著下降，因而改变发动机的动态特性，使其临界转速接近飞机的巡航转速，产生不应有的振动和噪声。文章提出了具体改进方案，已为研制单位采用。

人-结构相互作用动力学建模研究

尝试建立有限多个人留驻的简支梁即人-梁联合系统的新动力学模型;然后应用该动力学模型,分析1到5个人形成的人群-简支梁联合系统的动态特性,研究人群对被占简支梁动态特性的影响;并将数值模拟计算结果和国外学者的实验结果相比较,进一步验证所建立的人群-简支梁相互作用的新动力学模型的正确性和合理性,可充分有效地展现人和细长结构的相互动力作用。

主动约束层阻尼部分覆盖圆柱壳耦合振动控制

采用分布参数建模,从Ham ilton变分原理出发推导了主动约束层阻尼(ACLD)覆盖圆柱壳耦合振动的运动微分方程和边界条件,并扩展适合一维连续结构分析的基于解析解的谱传递矩阵法(STMM)用于ACLD部分覆盖圆柱壳。通过数值计算,研究了ACLD的长度和位置对固有频率和模态耗散因子的影响。STMM能有效克服有限元法单元数目多、动力学方程阶数高及ACLD长度和位置变化时须重复建模的缺点,以最少的单元数目建立低阶控制方程。典型算例显示了STMM的有效性和精确性。

主动约束层阻尼梁结构复杂耦合振动的多层谱有限元法

针对全主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的梁结构复杂耦合振动特性,采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究.该方法的特点是可避开采用谱有限元法时须求解带未知参数的高阶特征方程的困难,同时又保持谱有限元法使用很少单元却高精确度的优点.对典型算例使用该法的计算结果与采用谱传递矩阵法(STMM)获得的相应精确结果作了比较,证实了MLSFEM用于ACLD梁结构的有效性与精确性.还分别采用位移负反馈和速度负反馈两种控制策略,研究控制增益与ACLD梁结构动力特性之间的关系.结果表明,两种反馈控制策略对ACLD梁结构动力特性有着显著不同的影响.

大陆深俯冲的动力学机制:观测和模拟结果

兴都库什-帕米尔-中国西部1975～2003年期间的地震活动记录、地表地质构造和地壳速度结构数据证明,沿特提斯陆-陆碰撞带正在进行大陆深俯冲作用。帕米尔地区大陆地壳的下部物质与上地幔一起俯冲到200km 以下,而中、上地壳在不同深度上被反冲断层所剥离。帕米尔地区向南的大陆深俯冲作用限于西部恰曼左行走滑断裂和东部喀喇昆仑右行走滑断裂之间。沿深俯冲带存在上、中、下3个地震群。上地震群出现在30～50km 附近,对应于中、上地壳的反冲剥离构造作用,地震成因与长英质地壳的脆-韧转换和“二相变形”机制有关。中地震群大体出现在90～120km 深度上,与帕米尔深俯冲岩板向下由缓倾变陡的深度大体相当。下地震群的主体出现在180～220km,代表深俯冲岩板的最前端。帕米尔大陆深俯冲岩板为上宽下窄、上缓(20～30°)下陡(60～70°),转变深度在80～120km 的楔形体,深度超过200km 的走向宽度只有500～600km。在探讨大陆深俯冲的动力学过程中采用了2种模拟方法。利用考虑温度场和负浮力的二维数值模拟表明:(1)地幔对流拖曳力对俯冲深度和俯冲速度有重要控制作用,从100MPa 到20MPa 的变化将导致俯冲深度由231km 减到151km,速率由10.79mm/a 减到5.46mm/a。(2)俯冲角30°与45°相比,前者的俯冲深度要深约25～50km。(3)俯冲板块厚度越大,则俯冲深度越浅。(4)在俯冲板块的负浮力、洋脊推力为10～30MPa 及地幔对流拖曳力为100MPa 的综合作用下,陆壳俯冲实际垂向位移可达120km,最终俯冲深度达到150km,而洋壳实际垂向位移约170km,最终俯冲深度达到230km。在考虑岩石圈和软流圈相互耦合的俯冲模拟中,块体间的接触判断采用了 LDDA 方法的接触判断准则和区域分解方法求解。其特点是边界条件比较简单,并能自动实现俯冲过程中岩石圈和软流圈之间的相互作用,但需要确定研究区域不同深度和不同板块的力学参数,且计算量很大。

夹层圆柱壳振动的谱有限元分析

从哈密顿变分原理获得夹层圆柱壳的运动微分方程和边界条件,将谱有限元法用于夹层圆柱壳结构,推导出不同周向模态下夹层圆柱壳单元的动力刚度矩阵和隐式动力形状函数,分析长径比、径厚比、芯表厚度比、芯表模量比对固有频率和模态损耗因子的影响。研究表明:小径厚比、大长径比及大芯表厚度比有利于抑制夹层圆柱壳振动。

基于稳定性的旋转机械系统轴承配置方案的优化

提出一种优化旋转机械系统轴承参数和位置方案的方法。始于独立模态最优控制方法 ,基于旋转机械系统稳定性设计要求和可能的轴承位置方案 ,以轴承实际输入能量与最优输入能量间的误差最小化为目标 ,求取优化轴承参数。进而构造轴承位置优化函数 ,通过比较 ,选出最佳轴承位置方案。数值算例证实了此法的有效性。

主动约束层阻尼杆结构纵振的多层谱有限元法

针对主动约束层阻尼(ACLD)覆盖的杆结构的纵向振动,采用一种新型的多层谱有限元法(MLSFEM)进行研究.该方法能避开使用谱有限元法(SFEM)须求解带未知参数的高阶特征方程以形成动力形状函数的困难,同时又保留SFEM仅用很少单元却精度高的优点.采用MLSFEM的典型算例表明,该方法比有限元法(FEM)更有效、精确.此外,研究了不同控制策略对悬臂ACLD杆结构频响函数的影响.

主动约束层阻尼结构的一种新模型

提出一种主动约束层阻尼结构的新力学模型。该模型假定阻尼层既横向剪切变形又横向拉压变形,主动约束层和基层存在不同的横向位移。使用有限元法建立主动约束层阻尼梁的动力学方程,并针对典型算例进行数值计算。与传统模型比较发现:粘弹性层的横向拉压变形不但会影响系统的动态特性,而且会降低压电层的主动控制作用。研究表明,粘弹性层横向压缩变形不应忽略。

工程结构的随机特征问题研究及其在梁结构中的应用

采用子结构模态综合和摄动随机有限元相结合求解工程结构的随机特征问题。为求出随机特征对的方差 ,借助于模态截断概念推出诸特征值与特征向量对随机变量的偏导数。以梁结构为典型算例 ,定量研究了子结构动模态的选取个数与随机特征对的计算精度间关系 ,以梁的长细比首次确定使用Timoshenko梁和Euler Bernoulli梁两模型求解梁类工程结构随机特征问题的适用范围。

柔性机械臂振动的反馈控制及数值模拟

探讨了梢端带刚体的柔性机械臂系统的动力学模型,对它存在的解耦的弯曲振动和扭转振动设计了一种形式简单的反馈控制律,用两个控制电机实现抑振和目标定位。使用H ilbert空间讨论系统特征值问题。在有限维近似模态分析基础上进行数值分析与模拟,得到系统弯曲振动、扭转振动的抑振控制效果曲线图。模拟结果与他人的试验结果比较,证实了所提出的控制律在削减振幅和快速抑振方面的有效性。

用广义多项式展式法作转子轴承系统的动力分析

采用广义多项式展式法求解一个带柔性轴承的Timoshenko梁模型的转子系统的动态特性,轴承的交叉刚度与交叉阻尼、转轴的横向剪切应变能、系统的旋转惯性和陀螺耦合效应都得到了充分考虑。两个典型算例验证了该法的正确性与有效性,该法还与有限元法作了比较,大大节省了计算机CPU运行时间。

变速转子准稳态主动平衡系统的增益调度控制

在现代高速旋转机械中,不平衡引起的振动是机器性能降低甚至损坏的重要原因。对变速转子准稳态主动平衡系统,可按一定时间步长把变转速离散成有限个转动角速度。针对每个离散角速度,依据影响系数法,采用包含残余振动值和校正不平衡的广义线性二次型目标性能函数推导出控制律。通过每个离散转速下影响系数的估计和增益矩阵的计算,形成对应于各离散转速的增益表,从而实现变速转子准稳态主动平衡系统的增益调度控制。数值模拟验证了增益调度控制能很好地抑制不平衡振动。与传统的加权二乘法(WLS)相比,数值模拟显示,该法对校正不平衡的惩罚可提高系统的稳定性,也可增强控制的鲁棒性。

变速Jeffcott转子系统瞬态不平衡响应的准稳态条件

Jeffcott转子系统加减速通过临界转速时,将发生由频率随转速变化的谐激励力引起的瞬态不平衡响应.本文既采用脉冲响应函数和Duhamel积分解析求解此响应;又采用离散变转动角速度,以一系列定转动角速度为激励频率的转子全响应来近似表示该瞬态不平衡响应.通过数值模拟与比较,找出转子全响应代替瞬态不平衡响应的定性适用条件,即变速转子瞬态不平衡响应的准稳态条件,为使用有限个定转速的转子主动平衡操作来完成慢变速转子的主动平衡创造条件.

大陆深俯冲的最大深度——来自数值模拟实验的结果

采用粘弹性材料8块体有限元模型并设定温度场后进行的大陆深俯冲二维数值模拟表明,在组合载荷(负浮力、洋中脊推力从上到下10～30MPa 和地幔对流拖曳力100MPa)作用下,陆壳俯冲实际垂向位移可达117km,最终俯冲深度达到147km,而洋壳实际垂向位移约162km,最终俯冲深度达到231km;在洋壳、陆壳俯冲到一定深度以前,它们的俯冲速度基本保持不变,表现为洋壳、陆壳底端的位移-时间曲线近似为直线;当俯冲时间超过9Ma,洋壳、陆壳分别达到167km、96km 深度后,俯冲速度会越来越慢。