突加不平衡下GTF发动机转子系统瞬态响应分析

针对GTF发动机低压转子系统突加不平衡瞬态响应问题,基于有限元法建立了考虑啮合单元、行星架单元、膜盘联轴器单元的多体接触、多转子耦合动力学模型,介绍了考虑非线性因素下突加不平衡瞬态响应计算方法,求解了低压转子系统的突加不平衡瞬态响应,并分析了关键部件刚度对突加不平衡的影响规律。结果表明:当风扇转子发生突加不平衡时,各部件均表现为振动幅值突增,后迅速趋于稳定,低压涡轮转子发生明显拍振,突加不平衡载荷主要由行星架结构和第1.5支点刚性支承承担;行星架刚度主要影响风扇转子突加不平衡响应、第1.5支点和行星架处的外传力;膜盘联轴器刚度主要影响增压级突加不平衡响应、转子在突加不平衡之后稳定运转情况。

基于响应面法的不同配比沥青混凝土性能平衡优化设计

采用4种不同标号沥青及3种油石比制备12组沥青混合料,通过车辙试验、Overlay Tester(OT)试验以及动态模量试验评价其高温性能、低温性能和力学性能。采用响应面法对不同沥青混合料的高温性能、低温抗裂性能、疲劳性能和力学性能进行平衡性分析。结果表明,采用高油石比和低标号沥青可显著提高混合料的高温性能及力学性能且具有一定的抗裂性能,根据性能叠加图推荐了满足高模量沥青混凝土高温性能、抗裂性能与力学性能标准的沥青标号与油石比范围,其结果对于合理进行不同标号沥青混凝土配合比设计具有较大的参考价值。

典型装备温度响应测量及平衡时间研究

目的 研究武器装备在温度环境试验过程中温度的测量方法和温度平衡稳定的时间。方法 利用直接测量方法对3种典型装备进行温度响应时间测量和分析,找出不同类型装备的传热规律,明确其温度环境试验的作用机理,确定装备的温度平衡时间。结果 通过多项试验测试的数据分析了武器装备温度试验应力的选取,在低温和高温工作试验时,整体温度平衡所需时间应适当延长8~10h,高温贮存时间偏短,应适当延长4~6h。结论 在武器装备温度环境试验中,应根据自身性能特点获得装备的真实温度相应特性,在条件允许的情况下,尽可能地敞开武器装备的密闭空间,加快热交换,以缩短达到温度平衡的时间。对于关键及敏感部件,应实时进行温度响应测量,保证试验量级选取的科学合理,为装备环境分析及试验方案的制定提供参考依据。

考虑空调负荷响应潜力的配电网电力弹性平衡方法

提出了一种考虑空调负荷响应潜力的配电网电力弹性平衡方法。首先,利用多因素耦合的空调聚合响应潜力评估方法定量分析空调负荷参与需求侧响应时的最大响应潜力;其次,构建考虑源荷运行特性的双层优化模型,以求取配电网中新能源出力的可信容量;最后,改进传统容载比计算方法,得到适用于新型配电网发展的电力弹性平衡方法。通过某地区实例,验证了所提方法的科学性和实用性。

考虑加工精度等级的核动力潜艇永磁电机转子结构不平衡振动响应分析

针对低速巡航下核动力潜艇永磁电机转子振动控制要求高、且因永磁体结构磁干扰难以通过动平衡机进行不平衡量控制的问题,提出一种从加工工艺精度来减少转子结构不平衡振动响应的分析方法,以满足潜艇巡航时低振动隐蔽性的需求。首先根据零部件加工工艺情况,构建出五种典型加工工艺的公差模型,揭示加工精度等级与转子结构不平衡量之间的内在关系,然后采用有限元法,建立典型加工工艺下转子不平衡激励下的动力学模型,通过稳态同步响应分析得出转子的振动响应图谱,最后根据振动响应值大小来评价加工精度等级对转子振动的影响程度,找出巡航状态89 r/min额定转速下电机转轴同轴度加工精度对电机振动幅值影响最大,而电机转轴端面平面度的影响最小。论文结论可为在满足装配需求前提下转子加工精度等级的优化提供参考。

重构谐波平衡法及其求解复杂非线性问题应用

谐波平衡法是求解非线性动力学系统周期解的最常用方法,但对非线性项进行高阶近似需要庞杂的公式推导,限制了该方法的超高精度解算.通过对频域非线性量的时域等价重构,提出了重构谐波平衡法(RHB法),解决了经典谐波平衡法超高阶次计算难题.然而,上述两种方法均要求动力学系统为多项式型非线性,且无法直接用来求解非线性系统的拟周期解.针对上述问题,文章提出一种将RHB法和复杂非线性系统等价重铸法相结合的计算方法,首先将一般非线性问题无损重铸为多项式型非线性系统,然后用RHB法进行高精度求解;针对拟周期响应求解问题,提出基于“补频”思想的RHB方法,通过基频的优化筛选,实现拟周期响应的快速精准捕捉.选取非线性单摆、相对论谐振子和非线性耦合非对称摆等典型系统进行仿真计算,仿真结果表明,所提出的RHB-重铸法在解非多项式型非线性系统的稳态响应时精度保持为10^(-12)量级,达计算机精度,远超现有方法水平.补频RHB法则实现了对拟周期问题的高效解算,拓宽了方法对真实物理响应的求解范围.

表层岩溶带土岩结构对降雨-径流响应特征的影响

碳酸盐岩在溶蚀作用下形成的表层岩溶带,其上层土壤特性和厚度以及下覆裂隙大小和分布控制降雨入渗、蒸散发和地下径流过程。而不同土岩结构对水文过程的影响尚不明晰。文章构建3种典型土岩结构(薄层石灰土-石灰岩块型、薄层石灰土-白云岩碎石型、厚层土壤-石灰岩碎石型)土柱试验装置并进行观测,通过对比分析,揭示不同土岩结构的产流能力和径流响应特征的差异。结果表明:土岩结构对水平衡有显著影响。厚层土壤(85 cm)极大增加了蒸发量,其产流能力较小,表现为形成地下径流所需的降雨阈值大和形成的径流总量小。相比之下,薄层土壤(20 cm)具有较大的产流能力。当薄层土壤下覆为白云岩碎石时,相比于下覆为石灰岩岩块,碎石表面滞留水分能力较强,导致蒸发损失增加和径流量减少。此外,土岩结构还显著影响降雨-径流响应特征:对于厚层土壤,其对径流的调蓄能力强,洪峰流量显著减小,初始径流和洪峰流量的响应时间延长,但这种延长的幅度随着降雨事件的雨量和强度的增加而减小;对于薄层土壤,其对径流的调蓄能力较弱,其中对于下覆石灰岩岩块结构,裂隙率低、导水性强,在小降雨下容易入渗并形成较大的洪峰;而下覆白云岩碎石结构储水能力较大,在大降雨下,有利于入渗水积蓄,从而形成较大的洪峰。

一种电磁式自动平衡头设计计算与响应试验

为了提高转子动平衡的精度和效率,针对高速电主轴-砂轮系统,提出了其在线自动动平衡方案。设计并开发了一款自锁型电磁环式在线自动平衡头。计算了该平衡头的配重量、电磁自锁力矩以及可以承受的最大轴角加速度。搭建了平衡头校正能力考核试验台,完成了模拟组合转子在1 878r/min的平衡机上预平衡和平衡头在1 300r/min的振动响应测试。结果表明:平衡头最大配重量为33.77g·cm,自锁合力矩为2.354 6N·m,可承受的最大轴角加速度为5 010rad/s2,在配重范围内振动响应规律基本正确且对轴的正反转具有较好的重复性。

高压多级离心泵转子系统的不平衡响应特性

针对高压多级离心泵转子系统质量不平衡问题,采用有限元分析方法计算了水润滑轴承支撑的转子系统的模态,并对转子系统不平衡质量的位置和分布进行了分析和优化.数值计算结果表明,采用两端水润滑轴承支撑的高压多级泵转子系统,根据第一阶临界转速的判定原则证明其为稳定的刚性转子系统;在设计转速下,不平衡质量施加在转子不同位置时,泵入口端水润滑轴承节点振动幅度变化较大,其对不平衡敏感程度较高,而出口端水润滑轴承附近节点振幅变化较小,且前3级叶轮的剩余不平衡质量对轴系不平衡响应具有较大影响;通过优化组合叶轮和平衡盘的平衡精度等级,找到了两端轴承振动幅值较小的方案,当前两级叶轮采用G2.5级、其他叶轮和平衡盘采用G6.3级平衡精度时,泵进口端水润滑轴承节点的振动幅值明显降低,且泵出口端轴承节点的振幅变化较小,成功应用于高压多级离心泵的设计,满足了工程应用要求;在不同转速下,泵入口端水润滑轴承比出口端对不平衡响应更为敏感,建议入口端轴承采用更耐磨的材料.优化结果可为新型多级离心泵转子系统稳定运行提供理论依据和参考.

基于动态响应的高速压力机综合平衡优化

针对曲柄式高速压力机动平衡中存在的机身激振力与激振力矩平衡相互制约的问题,提出了一种基于动态响应的综合优化模型。通过有限元模拟获得机身在单位简谐载荷作用下的动态响应向量,通过傅里叶级数分解得到实际激振载荷的振幅向量,以此构造了一个直接以机身振动响应为对象的综合平衡优化模型,该模型能够适用于一般机械系统。

利用升速响应振幅进行柔性转子的模态平衡

针对稳态平衡方法所面临的问题,提出利用起动过程中的瞬态幅度信息进行柔性转子双面平衡的新方法。该方法在三圆平衡法的基础上,引入测点模态比(Modal ratio among measurement points coefficient,MRMP coefficient)的概念,并通过转子起动过前两阶临界区的瞬态幅度求得两平衡面处的测点模态比,在此基础上将平衡试重组按一、二阶模态进行分解。改变试重组的角度,通过3次加试重起动过程,分别在一、二阶共振区内借助共振幅度值和对应阶模态试重组,利用三圆平衡法完成了对转子前两阶模态不平衡的校正。仿真和试验结果表明,所提出的不需要相位信息的平衡方法,不仅能有效降低转子的瞬态残余振动,而且避免了传统模态平衡方法对转子先验模态知识的过多要求,提高了平衡效率。

人为扰动与平衡对矿山地质环境的响应模式

矿业活动对地质环境系统有一定的环境影响 ,地质环境系统对矿业活动也有相应的响应。人为扰动导致矿山地质环境出现扰动响应。扰动响应多为负响应。人工修复推动矿山地质环境走向新的平衡 ,表现出平衡响应。平衡响应多为正响应。在讨论地质环境系统对矿业活动扰动响应和平衡响应的基础上 ,建立了人为扰动与平衡对矿山地质环境的响应模式。

单盘转子突加不平衡瞬态响应特征研究

以偏置单盘转子为研究对象,用传递矩阵法建立了含有加速度项的瞬态运动方程,并且以Newmark-β积分法求解,编程模拟出系统的突加不平衡瞬态响应。该方法考虑了加速度、阻尼对瞬态响应的影响。结果表明:单盘转子系统在运转时突加不平衡后会引起较大的幅值震荡,最终趋于稳定;突加不平衡引起震荡的幅值和最终稳定值都随突加不平衡量的增大而增大,近似成正比例关系。

基于嵌入式谱随机有限元法的转子系统随机不平衡响应特性分析

原始不平衡量在转轴中沿轴线呈任意空间分布,因而实际转子的不平衡量需用分布不平衡量和点不平衡量两种方式共同表达。考虑两种不平衡量的随机性,以随机场和随机变量的方式模拟转子中存在的两类不平衡量,并采用嵌入式谱随机有限元方法建立随机不平衡量下的转子系统不平衡响应随机分析模型。结果显示,提供的随机表征方法能较好地模拟两类转子不平衡量的随机性;不平衡量的随机性影响着转子不平衡响应的变异性,可以发现:(1)共振频率附近的位移响应幅值标准差也较大;(2)位移响应幅值的变异系数受低频段内共振频率的影响较小,但随着共振频率阶次的增高影响也逐渐增大;(3)位移响应相位角的标准差变化情况与位移幅值的变异系数变化情况是基本类似的。

响应面法优化豆胶强化地板平衡纸压贴工艺

目的探索大豆蛋白胶用于强化地板平衡纸的压贴工艺,解决强化地板释放甲醛的问题。方法以大豆蛋白胶为胶黏剂,进行平衡纸与地板的热压,采用响应面法优化强化地板平衡纸的热压工艺,结果施胶量为217.4 g/m^2,热压温度133.6℃,热压时间为2.3 min,热压压力为2.6 MPa,板面涂水量为96.9 g/m^2,此时的表面胶合强度达到1.31 MPa,符合GB/T 18102—2007的要求。结论大豆蛋白胶可以用于强化地板平衡纸的压贴。

多频激励局部非线性系统响应求解的降维增量谐波平衡法

针对传统增量谐波平衡法求解多频激励局部非线性系统周期响应耗时太长的问题,提出了降维增量谐波平衡方法。首先通过谐波平衡理论分析了多频激励局部非线性系统响应中各自由度各次谐波的定量对比关系,并且根据该定量对比关系使系统的维数降至与非线性自由度个数相同;其次针对降维后的复数非线性系统推导了多频增量谐波平衡法,以及原系统各自由度各阶响应的还原方法;最后利用双频激励局部非线性悬臂梁系统进行了所提方法的精度和效率验证。结果表明:该方法的精度与传统方法一致,但是在局部非线性自由度较少时其效率远高于传统方法。

基于能量平衡的层间隔震结构地震响应预测

建立了层间隔震结构最大地震响应时刻的能量平衡方程,利用RSS法求得隔震层与下部子结构的最大变形比,并给出了层间隔震结构全体弹性振动能、隔震层阻尼器滞回耗能和下部子结构粘滞阻尼耗能的表达式。通过引入设计用能量谱的概念,推导出了基于能量平衡的层间隔震结构地震响应预测式。最后以隔震层设置位置变化的12层层间隔震结构为仿真对象,验证了响应预测式的精度。结果表明,对于不同的输入地震波,响应预测曲线包络了大多数时程分析的结果,吻合良好。

高亚洲冰川物质平衡及其对气候变化的响应研究

高亚洲大部分冰川近期处于较大的负平衡状态,70年代中期以来,有加速亏损趋势。其负平衡值由边缘向内部减少,青藏高原西部比较稳定,个别地区近年出现微弱正平衡。从冬季补给型冰川上总结的物质平衡对气候响应的普遍性模式,对夏季补给型冰川不完全适用。因此,零平衡线高度及多年平衡线之差的模式有广阔的应用前景。

采用平衡悬挂系统的载重汽车的随机响应分析

以装有平衡悬挂系统和全悬浮驾驶室的三轴载重汽车为研究对象,建立汽车多自由度振动系统模型.为了便于采用实模态叠加法进行随机振动分析及优化设计,提出一种阻尼矩阵的等效方法,采用模态阻尼比将系统的实际阻尼矩阵化为对角矩阵,在此基础上导出系统的响应功率谱密度矩阵.最后,用路面平度功率谱密度函数构造车轮处输入位移功率谱密度矩阵,对汽车进行随机振动分析.通过参数研究,指出了该型车平顺性差的原因,提出了改进其平顺性的建议.

基于振动响应的一般平面机构动平衡方法

针对一般高速机构的动平衡问题,提出了一种普遍适用的基于振动响应的动平衡优化方法。与传统动平衡方法不同,该方法直接以降低振动响应为目标。通过频域内的振动响应分析,构造了系统的广义激振载荷向量和广义振动特征矩阵,建立了一个以构件质量参数为设计参数、以机座振动响应为目标函数的动平衡优化模型。