随机失谐叶盘系统受迫振动响应的统计特性研究

研究随机失谐对于具有循环对称周期结构的叶盘系统动力特性的影响。采用质量—弹簧组合系统模型和MonteCarlo方法,系统地研究失谐强度、耦合强度、阻尼、激振力阶次和叶片数等参数对于系统受迫振动特性的影响规律。计算结果表明,弱耦合系统比强耦合系统对失谐更加敏感,耦合强度的增加不一定导致系统振幅的降低。

叶片随机失谐与叶盘结构共振特性分析

叶片随机失谐对叶盘动力特性具有重要影响,导致叶盘系统模态局部化和受迫响应的急剧增大。文章针对叶片随机失谐,利用Monte Carlo分析方法,研究失谐叶盘结构模态局部化特性以及不同系统频率下的共振响应特性。随机失谐分布采用质量失谐和刚度失谐两种形式,着重分析其对叶片占优系统模态族的局部化程度、相应失谐共振响应及其最大振幅放大因子的影响规律。研究结果表明,失谐对叶盘低阶弯曲模态族的局部化程度影响最大,对应的最大振幅放大因子也相应较大。

随机失谐的成组叶片-轮盘固有振动局部化研究

基于成组叶片-轮盘的集中参数模型,应用Monte Carlo Simulation统计分析方法,研究了系统的固有频率和模态振型对随机失谐的敏感性,分析了固有振动局部化对失谐的敏感性与失谐强度之间的关系。结果表明,对于具有成组叶片的叶盘系统,其固有频率对随机失谐不敏感,但在模态密集区内,各阶模态振型对随机失谐极为敏感,且固有频率标准差的微弱变化直接反映了叶片模态对随机失谐的敏感性;此外,固有振动局部化对失谐的敏感性会随着失谐强度的增大而增大,但当失谐量增加到一定程度后,敏感性会保持在一个相对稳定的水平。

一维固-液型随机失谐声子晶体中波的传播

本文研究了声波在一维固-液型随机失谐声子晶体中的传播,引进局部化因子的概念研究了结构的带隙特性和局部化特征。给出了局部化因子的计算表达式并用传递矩阵法进行了计算,考查了平面波以任意角度入射的情形。结果表明:失谐度对高频区的频带结构有较大的影响,固-液型声子晶体与固-固型声子晶体的频带结构有很大差别。

随机失谐星载天线振动局部化的统计特性分析

为了研究随机失谐对星载天线结构动力学特性的影响,本文建立了径向肋天线结构的集中参数模型,基于Monte Carlo数值计算方法研究了随机失谐天线的模态局部化与受迫振动响应局部化的统计特性。研究结果表明:失谐强度增大会使结构的各阶共振频率范围变宽,从而使结构发生共振的危险机率增大;失谐强度增大或耦合刚度减小都会使结构的模态局部化程度增大,其中质量失谐对高阶模态振型影响较大,而刚度失谐对低阶模态振型影响较大;失谐限制了天线结构中振动能量的传播,适当增大径向肋间的耦合刚度会使原本限制在少数径向肋上的振动能量均匀传播到所有肋上。

刚度随机失谐叶盘结构概率模态特性分析

基于典型叶盘结构的集中参数模型和Monte Carlo数值计算,分析了刚度随机失谐叶盘结构的概率固有特性.给出了叶盘结构的扇区两自由度集中参数模型,计算并说明了其基本频率结构特性,根据叶盘结构模态振动物理背景,提出了一个定量表征模态振型局部化程度的指标-模态局部化因子,分别计算了不同随机刚度失谐叶盘结构固有频率和模态振型局部化的统计特性,讨论了失谐因素的影响规律等.研究表明,叶片和耦合刚度的失谐影响的频率区间有着明显的不同,并在其影响频段内模态局部化因子会出现"突变"的现象.

应用于随机失谐叶盘振动分析的代理模型研究（英文）

蒙特卡洛方法常被用来获得随机失谐对叶盘振动响应的影响,但该方法计算负荷大。本文应用多项式响应面和Kriging代理模型预测失谐叶盘的幅值放大因子。为进一步提高预测精度,这里采用期望提高的Kriging方法来处理随机失谐与幅值放大因子之间复杂的非线性关系。采用失谐叶盘集中参数模型来验证文中代理模型的有效性。计算结果表明,期望提高的Kriging模型的失谐响应预测精度要远高于多项式响应面。

弹性地基上随机失谐周期加固管的波动局部化特性研究

基于弹性地基上均匀管梁的横向波动微分方程,推导了周期加固管中各胞元的动态刚度矩阵,进而利用传递矩阵法建立了相邻胞元间的传递矩阵。将随机失谐参数引入到周期加固管中,根据Wolf算法,采用局部化因子计算了结构参数对弯曲波动局部化特性的影响。通过对周期加固管的一系列算例分析表明,弹性地基上的均匀管路存在一个临界频率,当波动频率小于该临界频率时,弯曲波的传播始终是衰减的。弹性地基可以抑制弯曲波动在特定频率范围内的传播。同时,几何尺寸变化和随机失谐对周期加固管路的频带特性和局部化程度影响不同,可以调整结构的尺寸或选择不同的变异系数来改变结构的波传播特性。最后,采用有限元模拟验证了所提出周期加固管波传播模型的正确性。

具有非线性摩擦阻尼随机失谐的叶盘系统响应特性

针对目前含非线性摩擦阻尼失谐叶盘系统振动局部化机理研究存在的诸多困难,尤其是其非线性力学模型的建立和求解等难题.建立了具有滞迟干摩擦阻尼随机失谐的叶盘系统力学模型,并利用增量谐波平衡法分析了叶盘系统干摩擦力失谐度、耦合强度、黏性阻尼比和摩擦力强度等系统参数对叶盘系统受迫响应的影响规律.研究表明:含非线性摩擦阻尼的谐调叶盘系统也可能产生振动能量局部化现象,并且干摩擦力随机失谐加剧了其振动局部化.

叶盘结构受迫振动响应特性和主动失谐技术实验研究

文章开展了失谐叶盘结构受迫振动响应特性及叶片主动失谐技术的实验研究。基于12叶片谐调叶盘结构的叶尖质量调节方法,分别实现了两组典型的叶片随机失谐形式和两组典型的叶片主动失谐形式,在叶片根部施加行波激振力,对随机失谐叶盘结构的受迫响应振动局部化进行了实验研究,并初步验证了叶片主动失谐技术对随机失谐的抑制能力;总结了失谐对叶盘结构受迫振动响应特性的影响规律,实验结果与有限元仿真结果吻合较好。

失谐周期盾构隧道结构的弯曲波动局部化

针对随机失谐周期接头盾构隧道结构的波动局部化特性进行了研究。将盾构隧道模拟为弹性地基上通过环间接头连接的周期管梁模型,基于弹性地基上均匀管梁的横向波动微分方程及接头的平衡方程,推导了结构中各胞元的动态刚度矩阵,进而利用传递矩阵法建立了相邻胞元间的传递矩阵。将随机失谐参数引入到周期结构中,根据Wolf算法,采用局部化因子计算了不同控制参数对弯曲波动局部化特性的影响。通过对失谐周期隧道的一系列算例分析表明,弹性地基上的均匀隧道存在一个临界频率,当波动频率小于该临界频率时,弯曲波的传播始终是衰减的。同时,弹性地基作用使得周期隧道弯曲振动波的禁带频率有所提高。失谐周期隧道将出现波动局部化现象。随着失谐程度的增加,结构的波动局部化程度增强。对于同一失谐程度,波动局部化现象在高频段更为显著。进一步,采用有限元方法验证了所提出周期盾构隧道模型的正确性。

抑制失谐星载天线振动局部化的失谐优化及控制改善

为了抑制随机失谐星载天线结构的振动局部化及其导致的振动控制失效问题,建立了径向肋天线结构的单肋多自由度集中参数模型,提出了一种衡量结构整体振动模态品质的局部化因子;分析了失谐肋的安装顺序对结构整体模态振型的影响,利用遗传算法对失谐肋的安装顺序进行了减振优化,并评估了失谐优化对天线振动控制系统性能的提升。结果表明,对于一组具有特定随机失谐参数的径向肋,基于本文的模态局部化因子和智能搜索算法可以快速、准确地得到其最优或近似最优安装顺序,不仅能大大改善天线整体振动模态品质、降低结构振动响应,还能提高天线结构控制系统效能。

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。

不同冠间配合叶盘系统振动响应局部化问题研究

建立了考虑冠间配合形式的自带冠叶盘系统连续参数模型,对比分析了谐调和随机失谐两种状态下冠间紧配合和松配合叶盘系统振动局部化特征,揭示了不同冠间配合叶盘系统的振动规律。研究发现,谐调状态下,冠间松配合自带冠叶盘系统不会出现振动局部化现象,而冠顶摩擦导致冠间紧配合自带冠叶盘系统亚谐振动的发生,并且出现了较弱的振动局部化现象;叶片随机失谐状态下,冠间松配合叶盘系统将不再具备严格的单周期振动特征,冠间紧配合叶盘系统不再出现严格的亚谐振动,振动响应局部化的复杂性增加;与紧配合自带冠叶盘系统相比,松配合自带冠叶盘系统的振动响应局部化对随机失谐更敏感。