下一代直线对撞机失谐结构尾场的精确计算——盘荷波导电磁场的研究

利用变分法研究了周期性盘荷波导中零极模、二极模及更高极模式的电磁场特性 .该方法考虑了栏片的圆弧 ,对真实结构没有做任何近似 ,是一种高精度方法 ,计算表明该方法的结果与实验测量值基本符合 ,与其它程序相比有很高的计算精度 .

失谐压电周期结构中波动的局部化

针对压电周期结构中弹性波的局部化问题进行了研究。采用传递矩阵方法推导了结构中相邻单胞间的传递矩阵,采用W o lf方法给出了结构中局部化因子的表达式,给出了数值算例,并分析了压电材料各参数对局部化因子的影响。分析表明,对于不同的压电材料,结构中的频带性质和局部化程度有很大不同,可以通过调整结构的材料特性来改变弹性波的局部化程度,从而改变波动在结构中的传播特性。

失谐叶片-轮盘结构振动模态局部化问题的研究

该文对失谐叶片-轮盘结构系统的振动模态局部化问题进行了分析研究。将叶片模拟为固定在轮盘上的悬臂梁结构,采用Hamilton变分原理和Galerkin方法,导出了结构系统的运动方程表达式。将运动方程化为状态方程,求解本征值问题获得结构系统的特征向量解。作为算例,计算了一个具有16个叶片的叶片-轮盘结构系统的模态振型,得到了失谐结构的局部化的振动模态,同时分析了叶片的失谐量、轮盘的转速以及围带的位置半径对叶片振动 模态局部化的影响。失谐叶片-轮盘结构中存在振动模态的局部化现象,无量纲转速对振动模态局部化有很大影响,局部化程度随着叶片失谐量的增加而增强。

裂纹叶片分布对失谐叶盘结构振动特性的影响

基于有限元实体建模方法,建立了含穿透型裂纹的失谐叶盘结构有限元模型,揭示了两个裂纹叶片的分布情况对失谐叶盘结构振动特性的影响规律。研究表明,两个裂纹叶片的分布情况对失谐叶盘结构的基频以及模态局部化程度均有较大影响,并发现当两个裂纹叶片处于相邻位置时,失谐叶盘结构的基频最小,模态局部化程度最高,且该现象在弱耦合条件下尤为突出。而离心力(转速)对含两个裂纹叶片的失谐叶盘结构振动局部化有减弱作用。

失谐叶盘结构振动响应局部化实验研究

基于作者提出的预测失谐叶盘结构最大失谐幅值放大系数及最坏失谐模式的方法,利用搭建的行波激励实验系统,针对典型的整体叶盘结构模型试件进行了失谐振动响应局部化实验。首先通过有限元仿真确定失谐叶盘振动响应局部化实验所需的最坏失谐模式,然后经过数据采集与后处理得到行波激励下失谐叶盘结构的强迫响应,通过实验验证了失谐跳变-强迫响应局部化现象,实验结果与理论分析取得较好一致性。

改进的混合界面子结构模态综合法在失谐叶盘结构动态特性分析中的应用

在保证精度的条件下，为了提高航空发动机动态特性分析的计算效率，针对传统混合界面子结构模态综合法（Hybrid interface substructural component modal synthesis method, HISCMSM）综合后还可能存在计算量大的问题，提出一种改进的HISCMSM。该方法将综合后的模型进一步减缩，建立了叶片＋轮盘的组合结构的参数化模型，对各个子结构建立有限元模型（Finite element model, FEM）并综合求其模态和振型。与整体结构有限元法相比，计算时间缩短23.86%～35.74%，模态偏差不大于0.49%，而传统法，其计算时间缩短14.63%～29.20%，模态偏差不超过0.57%，可见，该方法计算效率比传统法有显著提高，尤其是在高价模态求解时，计算效率提高的更加明显，同时分析了谐调与失谐叶盘结构模态位移、模态应力和模态应变能的分布，发现叶盘结构失谐后其对称性被破坏，出现了局部化现象，且随着失谐幅值的增大，振动逐渐向少数叶片集中，局部化现象越来越明显，为下一步的动态响应以及概率分析奠定了基础。

失谐周期压电复合材料结构中的波动局部化研究

考虑力电耦合效应的影响,研究了层状失谐周期压电复合材料结构中的波动局部化问题。根据界面上力电连续条件,推导了结构中相邻单胞间的传递矩阵。以力场和电场变量为状态向量,给出了结构中局部化因子的表达式。作为算例,计算了结构中的波动局部化因子。计算结果表明,压电陶瓷的压电效应对周期压电复合材料的波动局部化特性有显著影响,压电常数越大局部化因子值越大,结构的局部化程度越强;结构的失谐度越大,频率通带区间内的局部化因子值越大,局部化程度越强。分析结果对于周期压电复合材料结构的优化设计和振动控制具有理论参考价值。

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。

失谐叶盘结构减振问题研究综述

叶盘结构是航空发动机、燃气轮机的重要零部件,在工程实际中应用广泛。失谐普遍存在于叶盘结构中,并且会破坏叶盘系统原有的振动特性,是导致叶盘高周疲劳失效的原因之一,因此研究如何降低叶盘结构振动是非常有必要的。在梳理国内外相关研究的基础上,介绍了叶盘结构失谐振动的机理,归纳了失谐叶盘系统减振的主要技术方法,如人为主动失谐、碰撞阻尼、摩擦阻尼、优化叶片安装排序减振等,提出了今后的一些研究方向。

失谐周期结构的鲁棒分析模型

周期结构动态特性对失谐参数的敏感程度可以用系统的鲁棒性参数来衡量。文中建立了失谐周期结构的物理模型,通过线性分式变换将失谐参数作为反馈引入到系统中,基于状态空间和传递函数建立失谐系统的鲁棒分析模型,并结合结构奇异值建立了失谐周期结构鲁棒分析框架。通过简化叶盘结构的算例说明了失谐周期结构鲁棒分析的建模过程,并计算了系统的结构奇异值。结果表明,基于本文方法所建立的模型可以方便地进行失谐周期结构的鲁棒性分析。

直线型失谐周期结构中局部化现象的研究进程和现状

周期结构在工程中有很多应用实例。失谐可使周期结构的力学特性产生本质变化,产生振动局部化现象。局部化破坏了周期结构模态的规则性,在外激励下会使结构某些部位的响应幅值过大,产生能量积聚,甚至导致结构发生疲劳破坏,因此,分析失谐周期结构中振动和能量的传播方式与规律,具有重要的理论与实际意义。现主要针对失谐周期结构中的结构动力特性及直线型失谐周期结构的一些研究现状做一些概要的介绍。

失谐周期压电材料结构中的波动局部化研究

针对失谐压电周期结构中的弹性波局部化问题进行了研究。采用传递矩阵法推导了结构中相邻单胞间的传递矩阵,给出了结构中波动局部化因子的表达式,并给出了数值算例,分析了压电材料各参数对局部化因子的影响。分析表明,结构的失谐度和压电常数越大,波动局部化程度越强;可以通过调谐结构的材料特性来改变弹性波的局部化程度,从而改变波动在结构中的传播特性,达到对结构进行有效振动控制。

多级叶盘结构随机失谐响应特性分析

为研究多级叶盘结构最大失谐强迫响应幅值及最坏失谐模式,通过设置失谐变量为优化变量,提出了运用遗传算法和序列二次规划混合方法确定最大的失谐强迫响应幅值及最坏失谐模式的通用方法。针对典型三自由度扇区单级和耦合两级叶盘结构集中参数模型计算了相应谐调系统叶片刚度失谐时的最大失谐幅值放大系数及最坏失谐模式,揭示了失谐跳变-局部化现象,通过算例说明在失谐跳变的叶片位置,叶片出现了强烈的振动响应局部化,构建了与振动响应局部化直接关联的表达因素。运用提出的方法分析了三自由度扇区单级叶盘集中参数模型谐调系统叶片刚度失谐时的敏感度特性,研究表明,随着失谐强度的增加,最大幅值放大系数逐渐增大,并在失谐强度上界处取得极值,并没有所谓的失谐"阈值"现象。

失谐周期结构中弹性波与振动的局部化

基于弹性波传递矩阵方法,研究了失谐周期结构中弹性波与振动的局部化问题.给出了结构中弹性波传递矩阵的一般表达式,采用奇异值分解方法,分别计算了谐和与失谐周期结构中的局部化因子,并对其进行了分析讨论.对周期 结构中波传播与振动局部化的分析方法可用于结构的优化设计.

基于近似CMS法及模态测试的失谐叶盘结构动力学特性研究

为解决工作转速下失谐叶盘结构动力学特性分析计算量大的问题,提出一种近似CMS超单元法。该方法采用先预应力子结构后整体的分析方式,分析叶盘结构在工作转速下的动力学特性。通过循环对称分析法验证该方法的分析精度。采用模态测试及有限元法识别叶片失谐参数,基于近似CMS超单元方法分析某失谐叶盘结构在工作转速下的动力学特性。结果表明:谐调叶盘结构无量纲动频相对误差最大值为3.07%,满足分析精度要求。与循环对称分析法相比,近似CMS超单元法可用于谐调或周期失谐叶盘结构在工作转速下的动力学特性分析,并且适用于任意失谐叶盘结构。

失谐叶盘结构振动模态局部化研究

针对失谐叶盘结构振动特性和模态局部化特性,分别利用有限元法和子结构模态综合法进行分析。对具有12个叶片模拟叶盘结构的振动特性和振动模态局部化特性进行研究,包括失谐形式对模态局部化的影响和模态密度对失谐敏感性的影响,并利用应变能和模态局部化因子的概念对模态局部化现象进行定量描述。研究表明:子结构模态综合法能满足叶盘结构振动模态特性的计算精度要求,并能节省大量的计算时间;失谐形式和模态密度对模态局部化程度有显著影响。

导线防舞动失谐摆结构参数的设计方法

本文用分布参数模型来模拟受冰风作用并挂有失谐摆的单导线和分裂导线,导出了在垂直和扭转振动时导线的自振频率计算公式;在此基础上,根据失谐防舞原理,获得了失谐摆结构参数的计算公式。这些结果与加拿大 Nigol 基于集中参数模型的结果有所不同,文中对此作了简要剖析。文尾以近年来曾多次发生过舞动的中山口大跨越为例,应用本文方法作了详细分析,得出了一些有益的结论.

失谐叶盘振动模态局部化定量描述方法

基于实际叶盘结构失谐振动模态局部化的基本特性和物理含义,提出了三种模态振型局部化程度三定量描述方法,并利用这三种模态局部化因子进行了典型叶盘结构失谐振动模态局部化程度的定量确定。讨论了典型叶盘结构失谐振动模态特性。分析说明和实例计算表明,相应的局部化因子计算过程简单、物理意义明确,可以有效定量确定实际叶盘结构的叶片失谐导致振动模态产生局部化的程度。

随机失谐周期压电Timoshenko梁的波动局部化研究

基于Timoshenko梁理论,考虑基梁和压电片的转动惯量和剪切效应,采用有限元法和传递矩阵法建立了振动波在表面周期性粘贴压电片的轴-弯耦合Timoshenko梁中的传播模型,并利用Lyapunov指数及局部化因子分析了几何尺寸和材料特性随机失谐对结构波动局部化的影响。数值分析表明,对于周期压电梁而言,不同基梁材料对结构的频带特性会有较明显影响;而基梁长度及压电材料参数的随机失谐对频带性质和波动局部化程度的影响则十分有限,通过调整结构模型参数仅能微调此梁的波动特性。分析结果对压电周期结构的优化设计和振动控制研究提供了理论参考。

随机失谐叶盘结构失谐特性分析

为研究失谐叶盘结构最大的强迫响应幅值及最坏失谐模式,提出了运用遗传算法和序列二次规划混合优化方法确定失谐叶片最大的幅值放大系数及相应最坏失谐模式的通用方法.揭示了失谐跳变-局部化现象,构建了与振动响应局部化直接关联的表达因素.失谐敏感度分析表明,失谐叶片最大的幅值放大系数随失谐强度的增加而增大,并在失谐强度上界处取得极值,并没有所谓的失谐"阈值"现象.