基于基础失谐减缩模型的涂层整体叶盘失谐辨识

在基础失谐减缩模型(FMM)的基础上,提出一种辨识涂层整体叶盘失谐的方法。首先,进行该辨识方法的理论推导;然后,利用失谐前后整体叶盘的有限元模型分析数据,对辨识方法的合理性进行数值验证;最后,进行实例研究,对涂敷粘弹性阻尼层的整体叶盘进行失谐辨识。研究表明:对于小量扇区失谐,该辨识方法能够精确地辨识出由阻尼引起的整体叶盘扇区失谐,特别是能够精确地定位失谐量相对较大的扇区;该辨识方法依赖于模态族的选取,选取的模态族必须具有密频特性,模态族内频率的范围相对较小。

基于模型减缩的并行共轭梯度算法研究

有限元并行计算被应用于求解大规模工程问题。为进一步提高计算效率,将模型减缩方法引入到并行计算区域划分步骤中,采用共轭梯度法,推导了适用于分布式并行环境的模型减缩并行算法。该方法在模型减缩的基础上,将边界节点进一步分为"本地节点"和"共享节点",各任务处理器仅交换"共享节点"相关数据,降低了数据交换量,同时仅保存降阶后的区域矩阵,减少了内存存储。编制了MPI并行计算程序,并通过算例对该方法和普通有限元并行方法进行了比较,验证了算法的有效性。

多级离心泵临界转速及模型减缩分析

以多级离心泵转子为研究对象,采用商业软件分析了密封动力特性系数,并将密封动力特性系数考虑到湿态临界转速分析中。基于ANSYS软件建立了多级离心泵三维转子有限元模型,计算了干态和湿态情况下的临界转速。计算结果表明,考虑密封动力系数后湿态情况下,前3阶临界转速大于干态,第1阶临界转速为4 738 r/min,远大于工作转速2 980 r/min,临界转速满足设计要求。同时针对三维模型自由度多等特点,采用APDL程序对湿态下离心泵转子模型进行减缩,考虑了旋转陀螺效应和离心预紧力的影响。结果表明,模型自由度减缩了68%,临界转速最大误差为0.17%,稳态不平衡响应计算结果与原模型基本相同。

氧化镁膨胀剂研究

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种可以有效补偿混凝土收缩的外加剂。系统总结了MEA的制备方法,并对煅烧菱镁矿法制备MEA的影响因素进行了汇总分析,煅烧温度、煅烧时间和初始尺寸是决定MEA水化反应活性的关键因素。同时,概述了将不同活性的MEA添加至普通混凝土或超高性能混凝土(UHPC),MEA对其收缩补偿效果的影响规律,最后对MEA在混凝土中的减缩模型进行了分析,以期为MEA在混凝土尤其是UHPC中的应用提供参考。

非对称转子支承系统动力分析的约束模态减缩方法

为了对3D有限元模拟的非对称转子支承系统进行减缩,基于模态减缩理论,提出了一种高效率、高精度的约束模态减缩方法。对约束模态减缩方法的概念及原理进行介绍,并给出非对称转子支承周期时变系统运动微分方程的约束模态减缩形式;以简单非对称转子支承系统的模态特性分析为例,对提出的模型减缩方法的精度进行研究。研究表明约束模态减缩方法的减缩精度,主要受模态截断阶次和约束因子两个因素影响。约束因子在0.01~0.1之间取值时,此模型减缩方法具有很高的减缩精度。

改进Guyan～递推减缩技术

本文基于广义逆技术和逐级逼近思想，既建立了精度显著提高的改进Guyan减缩法，又提出了“物理型”近似减缩技术方面精度最好的准动态k级速推减缩公式，然而这些方法的执行时间却与其它“同一级”方法大抵相同．因此说，本方为工程界提供了至今综合效果最好的一类准动态模型减缩技术。

基于改进Guyan减缩的混合型减缩系统

本文利用改进Guyan减缩解逼近特征系统中的惯性力,然后引入普通模态型减缩法中的模态线性组合表达式,从而建立了一种新的混合型减缩技术。该技术的精度在常规情况下好于普通模态法,同时弥补了新近提出的、完备模态型减缩法不能保持原模型的刚体特性的不足。这样,在结构动力模型的减缩技术方面,本文为工程界提供了更多的选择。

基于减缩法的离心泵转子动力学分析

以多级离心泵三维转子为研究对象,采用等效圆环法建立了叶轮高保真动力学模型并进行了验证。针对三维模型自由度多等特点,基于旋转子结构方法,采用ANSYS程序对离心泵转子干态和湿态下因模型边界条件的不同分别进行减缩,该方法考虑了旋转陀螺效应的影响。干态情况下,模型减缩了30%自由度,计算得到的前三阶临界转速最大误差为0.5%,振型基本一致。湿态情况下,模型减缩了68%自由度,临界转速最大误差为0.17%,稳态不平衡响应计算结果与原模型基本相同。该方法可以用于多级离心泵转子干态和湿态转子动力学设计。

热酸浸出锌浸渣中镓锗的研究

研究了锌浸渣热酸浸出过程的工艺条件,分析了浸出热力学和动力学机理,并用于指导回收稀有金属镓和锗。实验结果表明,锌浸渣中镓和锗浸出的最佳工艺条件为:硫酸初始质量浓度为188 g/L,反应温度为95℃,反应时间为3 h,液固比为5∶1,搅拌速度为300 r/min,该条件下多组综合实验的酸浸出液中Ga和Ge的浸出率均高于86%和62%。锌浸渣中金属镓锗的浸出过程在动力学上属于"未反应核减缩"模型,浸出过程主要受反应温度、始酸浓度、反应时间的影响,反应由界面化学反应控制。

失谐整体叶盘的硬涂层减振研究

提出一种对叶片涂敷硬涂层的减振方法来提高失谐整体叶盘的可靠性,并以叶片双面涂敷Ni Co Cr Al Y+YSZ硬涂层的失谐整体叶盘为例进行振动研究.首先,为了在保证计算精度的前提下提高计算效率,利用固定界面动刚度模态综合法对涂层叶盘有限元模型进行了减缩处理;其次,基于该有限元减缩模型对涂层叶盘进行模态分析,并与全尺寸有限元模型做出了数据比较;最后探究了硬涂层对整体叶盘的影响.研究结果表明,Ni Co Cr Al Y+YSZ硬涂层具有较强的阻尼效应,能够显著抑制整体叶盘的共振响应.

基于非线性模态的复杂系统动力学特性分析方法

针对非线性问题计算方法复杂和计算时间冗长一直是动力学领域的难点问题,给出了一套简单、准确、高效的非线性模态分析方法,对于常见的非线性系统(如杜芬系统、干摩擦系统和非线性材料等)均适用,具有一般性。首先,给出所提方法的基本理论与分析流程;然后,以杜芬系统为例阐述了其在非线性实模态域的应用,以干摩擦系统为例描述了其在非线性复模态域的应用,以压电系统为例展示了其在多场耦合域的应用;最后,给出了基于该理论对大型复杂非线性系统求解时的减缩方法。所提方法的核心在于建立非线性模态参数关于模态幅值的变化规律,不仅将系统的稳态响应求解问题简化为一维代数问题,极大地简化了数值计算过程,而且有助于分析、理解系统的非线性动力学行为。将所提方法与模态综合法结合,可用于高效求解大型复杂非线性系统动力学特性。

3-D有限元转子模型减缩的旋转子结构法

为了对3-D有限元转子模型进行减缩,利用Guyan减缩法的基本原理,结合转子动力学分析理论,提出了易于实际应用的减缩方法——旋转子结构法并利用ANSYS程序将其实现.利用该方法减缩了某涡扇发动机转子模型21%的自由度数.减缩模型前20阶最大固有频率百分误差为0.43%,除第17阶振型置信因子为0.98外,其余振型置信因子均为1,临界转速计算的最大误差为0.46%.计算结果证明该方法是可行的.

结构健康监测传感器优化布置的混合算法

提出了一种基于模型减缩和线性模型估计理论的、用于建筑结构健康监测中传感器布置的新算法.根据选定的主、从自由度,用改进减缩系统方法来减少初始结构的自由度数目.然后,基于线性模型估计,以所选定的目标模态为线性模型的设计矩阵,用奇异值分解处理设计矩阵.用分解后的前几个左奇异向量计算每一个自由度对于结构模态的贡献.最后用迭代算法来确定所需的传感器数量和位置.算例表明,此种混合算法适用于建筑结构监测的传感器布置计算.

航空发动机失谐叶盘动态特性研究进展

航空发动机叶盘结构中不可避免存在的失谐会严重影响发动机的结构完整性和可靠性,国内外针对这一问题进行了大量深入的研究。详述了失谐叶盘建模、模型减缩、动态特性分析及评价等方面的研究现状,重点介绍多级叶盘和几何失谐叶盘的建模和动态特性分析等方面的最新研究进展,并对失谐叶盘未来研究方向进行了预测。

失谐叶盘结构振动问题研究新进展

失谐叶盘结构的研究对航空发动机振动设计和提高其可靠性、完整性具有重要的意义。本文全面阐述了国内外失谐叶盘结构研究的新进展,重点对近年来研究的热点问题:建模、局部化、失谐优化与灵敏度、非线性、失谐识别、多重耦合与颤振等做了详细的评述与讨论,综合了最新的研究方法和取得的成果,对一些新出现的重要研究方向,比如科氏力、多个部件耦合等问题进行了详细的总结,最后提出了需要进一步研究的问题。

基于固定界面法的旋转裂纹叶片动力学特性分析

为了实现裂纹旋转叶片在复杂环境载荷作用下非线性振动特性求解的高效性和准确性,以某型航空发动机压气机叶片为研究对象,综合考虑旋转叶片的刚/软化效应、裂纹的呼吸效应和气动载荷的影响,采用固定界面模态综合法对旋转裂纹叶片进行了84.83%的自由度缩减,并通过与未减缩模型前3阶动频以及振动响应的对比,验证了减缩模型的有效性。结果表明:叶片裂纹呼吸特性取决于离心载荷和气动载荷的联合作用,且在低转速下气动载荷占主导,而在高转速下离心载荷占主导;减缩模型相对于未减缩模型在进行响应求解时能提升一定的求解效率,在低转速下提升约37.35%,而在高转速下提升约12.33%;在高频激励下减缩模型的计算精度较低频激励下的稍差,应根据实际情况合理选择激振频率,并对结果精确性作相应的验证。

结构健康监测传感器优化布置的混合算法

提出了一种基于模型减缩和线性模型估计理论的、用于建筑结构健康监测中传感器布置的新算法。根据选定的主、从自由度，用改进减缩系统方法来减少初始结构的自由度数目。然后，基于线性模型估计，以所选定的目标模态为线性模型的设计矩阵，用奇异值分解处理设计矩阵，用分解后的前几个左异向量计算每一个自由度对于结构模态的贡献，

光学透明胶的超弹性力学性能表征方法研究

光学透明胶(OCA)的复杂力学行为可以导致柔性显示屏幕表面形成波浪状条纹,最终影响显示效果.而构建OCA胶材的力学本构模型是研究柔性OLED屏幕应力管控问题的关键.本文采用DMA和旋转流变仪,分别测试了OCA胶材在拉伸和简单剪切变形模式下的应力应变关系,并选用减缩多项式模型和Arruda-Boyce模型建立OCA胶材的超弹性本构模型.基于实验获取的应力应变数据,采用Levenberg-Marquardt算法,完成了模型参数的拟合和Drucker稳定性评估.结果表明:三阶以上的减缩多项式模型可以构建出适用于OCA胶材的高精度超弹性本构模型.

波子结构法在失谐带分流叶片离心叶轮动态特性分析中的应用

为解决高保真失谐叶轮模型计算量大的问题,在Craig-Bampton部件模态综合法的基础上,结合波子结构法对界面自由度进一步减缩,发展了适用于带分流叶片离心叶轮的模型减缩方法,并给出其复数形式下的数学表达。采用该方法建立了工程实际叶轮高保真有限元模型的减缩模型,自由度数减缩率达99.8%。分别采用减缩模型和完整模型,通过计算谐调和不同程度失谐时的模态频率和振型,验证了减缩模型的模态计算精度;通过计算不同程度失谐和不同激励阶次下叶轮的归一化最大失谐位移响应幅值,进一步验证了减缩模型的响应计算精度。数值计算结果表明:在叶片弹性模量失谐标准差15%范围内,采用该方法建立的减缩模型具有较高的模态计算精度并且在各激励阶次下具有较高的响应计算精度,波减缩基对不同程度失谐具有良好的鲁棒性。