考虑旋转软化效应的涡轮叶片模态特性研究

在文献［３］的基础上，进一步探讨了高速旋转时，离心惯性力产生的旋转软化效应对增压器涡轮叶 片模态特性的影响。介绍了旋转软化效应的理论基础，给出了考虑旋转软化效应的三维振动方程有限元 列式。在一维情形下，进行了旋转软化及应力刚化模态问题的讨论。对文献［３］中的涡轮进行了仅考虑旋 转软化效应及同时考虑旋转软化和应力刚化的模态分析。计算结果表明，仅考虑旋转软化时，旋转状态 涡轮叶片的固有频率较零速时低；但与应力刚化相比，旋转软化对涡轮叶片模态特性的影响较小，因此 综合考虑旋转软化和应力刚化时涡轮叶片的固有频率仍较零速时高。

基于旋转软化的柔性梁动力学研究

建立了旋转柔性梁的非线性动力学模型,利用能量法及哈密顿原理导出了耦合的动力学方程,分析了转动惯性、Coriolis力、应力刚化、旋转软化、加速度、横向位移、弯曲刚度等作用效应;通过设置应力刚化及旋转软化等刚度矩阵和编制有限元程序,建立了梁单元有限元模型,对柔性梁在旋转软化状态下的振动模态进行了数值模拟与分析。计算表明:梁的旋转软化导致其沿旋转平面的弯振模态(摆振)频率随转速增大而相对下降,且对第一阶摆振频率的影响最显著,呈现非线性;梁的旋转软化对垂直于旋转平面的弯振频率几乎没有影响,此结果表明了旋转柔性梁动态特性的复杂性,因此在计算旋转柔性梁的振动特性时,必须同时设置平动、转动惯性质量矩阵,才能获得准确结果。此外,梁单元模型与实体单元模型计算结果误差小于等于5%,验证了本文梁单元模型求解方法的准确性。

基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究

在考虑旋转软化效应的条件下,研究了风力发电机叶片在不同转动状态下的挥舞、摆振、扭转及耦合振动.结果表明:叶片各阶振动频率随转动速度的增大而增大,旋转软化导致振动频率相应降低;旋转软化对低频摆振的影响很大,对其他振动模态影响较小.随着旋转速度的变化,叶片各阶振动频率的变化幅度也不同,会导致相互之间的耦合振动.耦合振动时,扭转振动模态中含有挥舞振动模态,挥舞振动模态中又含有扭转振动模态.耦合振动具有更大的破坏性.

基于旋转软化的转子弯曲振动研究

利用有限元法,分别建立了梁及实体转子模型,研究弯曲振动特性。考虑转动惯性、陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应,导出了相应的动力学方程。开发程序计算了转子的正、反进动频率、临界转速等。计算表明:旋转软化效应显著影响了转子弯曲的反进动模态,应力刚化则进一步影响了正进动模态。不同弯曲振动模态受到的影响不同,具有非线性特性。与梁模型相比,采用实体模型计算转子的弯曲振动,仿真度高,便于准确求解,同时也拓宽了转子动力学分析范围。

基于旋转软化的汽轮发电机组轴系振动研究

利用有限元法建立了汽轮发电机组轴系试验台模型,分析了陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应对弯曲和扭振模态的影响,导出了相应的动力学方程,运用程序计算了该轴系试验台模型的扭转、弯曲及弯扭耦合振动.结果表明:扭转振动影响到轴系的安全运行,存在多种形式的弯扭耦合振动;旋转软化效应对第一、第二阶弯曲反进动模态产生显著影响;应力刚化效应进一步提高了第三阶弯曲正进动模态频率;考虑应力刚化及旋转软化效应的影响,可求得扭振模态频率及临界转速;与梁模型相比,采用实体单元时的仿真度高,计算结果更准确.

大型船舶推进轴系回旋振动特性分析研究

在分析大型船舶推进轴系结构特点的基础上,考虑船体与推进轴系的相容性,建立了大型船舶推进轴系回旋振动的有限元模型,研究了低速转子的动力学特性及陀螺效应理论,利用有限元分析软件,分析了螺旋桨惯性力矩,即陀螺力矩(包括哥氏惯性力矩和牵连惯性力矩)、应力刚化效应及旋转软化效应等对轴系回旋振动的影响,得到一系列有价值的结论,从而验证了理论分析的正确性,能为大型船舶推进轴系设计计算提供理论指导。

基于摄动模态分析的风电叶片动力学特性研究

针对大尺寸叶片运行状态下受旋转软化效应和动力刚化效应耦合作用从而导致其模态特性改变的现象,提出一种基于摄动模态分析的旋转叶片振动分析方法。建立0.89 m和61.5 m两种型号的叶片模型,通过数值模拟分析叶片在0~50 r/min转速范围内这两种效应对叶片频率的影响。基于计算的频率差值Δf的变化规律,研究叶片3种主要振型与这两种效应之间的关联关系。最后,为验证数值模拟的准确性,通过锤击法进行实验模态分析并与数值模拟结果进行比较。实验结果表明,其一、二阶模态频率误差均在1%以内,计算结果较为准确。

小型风力发电机叶片模态特性分析

以800 W水平轴风力发电机叶片为对象,研究其叶片的模态特性.从理论上介绍了应力刚化和旋转软化对叶片固有频率的影响,并给出了考虑应力刚化和旋转软化效应的振动方程;利用ANSYS软件建立了有限元模型,分别对风力发电机叶片在仅考虑应力刚化或旋转软化时,以及同时考虑应力刚化和旋转软化时的模态特性进行了计算分析.计算结果表明:应力刚化对固有频率的影响比旋转软化大;仅考虑旋转软化时,叶片的固有频率比零旋转角速度时低;而综合两者的影响时,叶片的固有频率比零旋转角速度时高.