基于控制图的磨削颤振预测方法

为了预测磨削过程中颤振的发生,提出一种基于休哈特控制图的磨削颤振预测方法.该方法基于统计质量控制中所遵循的"Kσ"原则来绘制颤振传感信号特征量的控制图,以监测识别磨削振动中不稳定性信号成分,达到快速准确预测磨削颤振的目的.首先,根据磨削加工过程中颤振信号的频谱分析得到颤振发生的敏感频段,以该频段能量占整个分析频段能量的百分比作为颤振特征量.然后,以平稳磨削过程振动信号的颤振特征量为统计特性值绘制控制图,并计算其均值和方差,进而得到控制图的上、下控制界限值.最后,利用控制图的判断准则对统计特性值是否发生异常波动进行判别,从而实现颤振预测.实验结果表明:基于控制图的磨削颤振预测方法能够准确地预测颤振的发生.

汽轮机长叶片颤振预测方法

基于叶片气动和结构振动仿真计算平台,建立了汽轮机长叶片流固耦合的三维计算模型。以国外某60 Hz汽轮机机组次末级叶片为例,分析了叶片流场的气动特性和整圈叶片结构场的振动特性,并进一步结合能量法准则,提出了汽轮机长叶片颤振预测和评估的方法。结果表明,机组流量和叶片节径振动形式对叶片颤振特性影响很大。对于当前次末级叶片,40%流量工况时,流场内压力脉动诱导叶片颤振发生的概率为80%-90%,因此在小流量工况下需慎重使用该类叶片。基于单向流固耦合的方法,能够有效且相对快速地分析流场中脉动压力作用下的周期功,获得叶片模态振动条件下的气动阻尼系数,从而预测叶片颤振特性。

基于NC物理仿真的钛合金薄壁件颤振预测研究

针对钛合金薄壁零件在铣削加工过程中存在的切削颤振问题,以多框类零件为对象,建立了基于NC物理仿真的钛合金薄壁零件颤振预测模型,解决了钛合金零件在工艺准备初期即实现颤振的预报。首先通过试验与仿真相结合的方式,获取工艺系统的颤振稳定域,并进行稳定域内参数优化;其次通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件加工过程中的动态特性,确定最优刀具路径;最后利用NC物理仿真软件对零件进行切削过程仿真,预测切削过程中颤振是否发生。结果表明,通过此类技术,可直观有效地跟踪加工过程,提高薄壁件加工稳定性。

再生颤振预测技术在本科教学实践中的思考与实践

该文针对大学生熟悉的机床加工中再生颤振的预测技术认识不深入,不具体的问题,展示了几种颤振预测方法及其分析结果并建立的颤振预测软件,通过改变参数的输入值从视觉上展现出参数变化对颤振稳定性的影响。即加深了学生对颤振预测理论的认识又使他们了解到颤振预测技术在生产中的应用途径。

基于能量法和特征值法的颤振预测数值方法研究

为研究适用于工程设计的颤振数值预测方法,采用能量法和特征值法对出现颤振现象的真实叶片进行预测。通过将2种数值方法的预测结果与试验结果进行对比,验证数值预测方法的精度和工程适用性。结果表明:2种方法都较准确的判断了某典型风扇转子叶片的气弹稳定性,与试验结果基本吻合,具有较高的工程实用价值。

基于AR(p)型高阶模糊时间序列的磨削颤振预测方法

针对磨床磨削颤振信号的非平稳和非线性特点,提出一种基于AR(p)型高阶模糊时间序列的磨削颤振预测方法.首先对磨削过程振动信号进行分析,提取能够直观反映磨削颤振状态变化的特征量——实时方差;然后以一组磨削颤振信号实时方差时间序列作为训练集,建立AR(p)型高阶模糊时间序列预测模型;最后通过实测磨床颤振信号对所提出的方法进行了验证.结果表明:利用实时方差时间序列建立AR(p)型高阶模糊时间序列预测模型来预测磨削颤振状态,得到的预测值与真实值十分接近.

宽弦风扇叶片颤振预测的工程研究

为研究宽弦复合弯掠风扇叶片的颤振问题,以及适用于工程设计的颤振预测方法,分别采用经验法和数值模拟方法,对大涵道比风扇性能试验件叶片进行颤振预测,并将预测结果与试验结果进行对比,考察颤振预测方法的准确性和实用性。对比过程中,分析了颤振发生的机理,提出了抑制颤振的手段。结果表明:两种方法都准确地预测了风扇转子叶片发生的颤振,与试验现象吻合,计算量在可接受范围内,具备工程实用价值。

基于BEMD和控制图的磨床颤振预测

针对磨床信号非线性、多维性和非平稳性的特点,提出一种基于二维经验模态分解(BEMD)和控制图理论的磨床磨削颤振预测方法.通过BEMD筛选出有效的二维固有模态函数(BIMF)分量,计算出各分量的实时方差,合成总的方差特征量,并通过控制图对颤振进行预测.结果表明,基于BEMD和控制图的颤振预测方法能够提供颤振阈值并有效地对颤振进行预测.

基于时序模型的颤振预测技术研究

本文主要研究了颤振边界预测应用技术,针对湍流激励下的结构响应数据,采用遗忘因子最小二乘法建立时序模型,结合Jury稳定性判据构造不同飞行速度下的稳定性参数,通过外推得到颤振临界速度预测结果。以仿真试验为例,讨论了临近边界速度大小和响应数据时间长度等因素对预测精度的影响。最后结合颤振风洞试验实测数据验证了该方法的合理性和工程实用性。

一种基于亚临界响应的颤振边界预测新方法

基于地面模态试验事先获取的结构模态参数,通过弹性机翼在气流中的亚临界响应,解算出作用在机翼上的非定常模态气动力系数。以弹性机翼的模态位移作为系统输入,模态气动力系数作为系统输出,通过辨识方法获得弹性机翼振动的气动力模型。在时域内耦合结构运动方程和气动力模型,建立基于试验数据的气动弹性稳定性分析模型。通过分析系统稳定性随动压的变化规律,获得弹性机翼的颤振稳定性特性。与经典颤振边界外推方法的主要区别在于该方法实质上只需要一次亚临界响应试验即可预测颤振临界点,可极大降低颤振试验的风险和成本。该方法既可用于颤振风洞试验,也可用于颤振试飞。

车削颤振稳定性预测软件研究与开发

针对金属加工过程中颤振预测软件实现的工程需求,设计了车削加工颤振稳定性叶瓣图实验测试软硬件系统,研究了软件实现算法中的关键问题.首先,搭建了由采集卡、加速度传感器、模态力锤组成的硬件系统,开发了具有频响函数测试和稳定性叶瓣图生成功能的系统软件.其次,设计了交互式软件采集及分析界面,研究了基于C#编程语言频响函数测试过程中多通道高速同步触发采集的实现算法,开发了具有由频域分析方法获得颤振稳定性叶瓣图功能的C#类.最后,对CJ0625车床加工系统进行稳定性预测,结果表明软件预测结果与实验结果相吻合.

体自由度颤振飞行试验的边界预测方法研究

体自由度颤振频率低,参与颤振的模态频率在亚临界状态往往已经极为接近,加之基于大气紊流激励的颤振飞行试验数据信噪比通常较低,增加了体自由度颤振飞行试验模态辨识以及颤振预测的难度。对此提出了一种基于Matrix Pencil模态辨识方法的体自由度颤振预测方法。通过随机减量技术对输出响应信号进行系集平均,得到随机衰减标记;运用Matrix Pencil方法拟合随机衰减标记获取模态参数,并通过频率和阻尼稳定判据筛选真实模态,再通过阻尼比与颤振稳定性判据变量外插获取颤振点。通过对仿真数据与试验数据的应用,可得到以下结论:Matrix Pencil模态辨识方法能有效辨识密集的颤振模态,并获得清晰的模态辨识稳态图。基于阻尼比及稳定性判据变量外插获得的颤振预测结果较为合理,其中DTFM(Discrete-Time Flutter Margin)判据变量的下降趋势更明显,外插结果与试验值更接近。该方法适用于体自由度颤振飞行试验的亚临界预测。

基于基函数分解的连续变速颤振边界预测方法

针对连续变速颤振试验实测信号的特点及在线处理需求,提出一种基于基函数展开的时变参数建模方法。通过对结构响应信号建模和稳定性判据的趋势分析,得到颤振边界随时间变化的预测曲线。依据颤振试验机理,采用白噪声激励多模态耦合系统的方式生成了相应的仿真信号,进而在不同信噪比下验证了方法的数值性能。最后通过气弹模型低速风洞试验进一步检验本文方法的工程实用性。

连续变速颤振试验的实时颤振边界预测系统

实时颤振边界预测系统主要用于完成飞机颤振试验过程中对颤振临界速度的预测。该系统基于非平稳信号处理理论设计开发,融合了多种结构阻尼与稳定性分析方法。本文概述了系统的主要结构与工作原理,并应用数值仿真和实际工程试验验证考核了系统的有效性。该系统操作简便、结果可靠、界面友好,可以满足连续变速颤振试验的工程要求。

一种基于EM-KS算法的连续变速颤振边界预测方法

连续变速颤振试验(FTPVS)是近年来积极探索的一种颤振试验方案。针对该类试验中信号非平稳的特点,创新性地将期望最大化方法迭代优化的思想用于改善连续变速颤振信号的建模精度,提出了一种基于该方法的卡尔曼滤波平滑(EM-KS)算法,有效提高了时变参数的辨识性能。进而结合颤振时域判据,给出了可递推实现的连续变速颤振试验的颤振边界预测方法。最后通过数值仿真和实测数据对所提方法的可靠性与工程适用性进行了验证,结果表明,基于EM-KS颤振边界预测方法不依赖于平稳随机过程的假设,精确度可以满足实际工程需要。

紊流激励下基于贝叶斯统计推断的颤振边界预测方法研究

提出将贝叶斯统计推断方法推广应用于大气紊流激励下飞行器结构的颤振分析,对含不确定性因素影响的模态参数识别与颤振边界预测进行研究。在采用自然激励技术从结构在大气紊流激励下的响应中提取自由衰减信号后,基于贝叶斯统计推断,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)算法对结构模态参数的后验概率密度函数进行采样识别,并利用Z-W(Zimmerman-Weissenburger)颤振裕度法获取颤振速度概率分布,预测颤振边界并分析其不确定性。进行了数值仿真研究,对大气紊流激励下的结构响应数据进行分析,验证了所提出方法的有效性。

颤振飞行试验的边界预测方法回顾与展望

通过对预测的重要性着手,具体对其进行解析,探讨颤振飞行试验检验工作的作用,以及其预测工作基本内容,颤振飞行预测的有效把控对策,不管是从材料质量,现场边界预测还是质量验收等方面把控,对确保其边界预测质量提出有效对策,以便为相关边界预测人员提供一定参考价值。

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。

时滞金属切削系统颤振的研究进展

金属切削系统通常带有鲜明的时滞特征。颤振是广泛存在于金属切削加工过程的一种高度复杂动力学现象,而颤振预测是实现稳定切削的前提。从切削系统颤振预测的理论、在线监测方法,以及各种影响因素等方面对金属切削动力学研究的进展进行评述,简要介绍了不同材料在机床结构动力学设计中的应用研究进展,指出了存在的问题及其今后的研究方向。

高超声速风洞颤振试验技术研究

为实现在高超声速风洞中开展颤振试验研究,设计了高超声速风洞颤振试验装置和模型保护机构。风洞试验表明该试验装置可用于开展高超声速风洞颤振试验研究,支撑方式可避免风洞及其他机构对模型的频率干扰;保护机构在高动压情况下可正常工作,达到模型保护效果。试验验证了高超声速风洞固定马赫数阶梯变动压和连续变动压两种风洞开车方式。为验证高超声速风洞颤振试验技术,对平板翼进行了高超风洞颤振试验,试验马赫数为5.0和6.0。试验采用随机子空间法(SSI)辨识结构模态参数,采用Zimmerman-Weissenburger方法预测颤振临界动压,其颤振预测动压比采用活塞理论计算值高12.7%。试验表明目前采用的高超声速风洞颤振试验技术可用于开展高超声速风洞颤振试验研究。