Dynamic Analysis Model of Embedded Fluid Elastomeric Damper for Bearingless Rotor

According to the structural characteristics of embedded fluid elastomeric damper and dynamic modeling method of bearingless rotor(BR)system,a time-domain dynamic model based on multilayer elastomeric theory and fluid dynamic equations is developed.The parameters contained in the analysis model are identified by dynamic experiment data of embedded fluid elastomeric damper.The dynamic characteristics curves calculated through dynamic model are compared with those derived from experimental data.The consistent results illustrate that the model can describe the nonlinear relationship between stress and strain of embedded fluid elastomeric damper under different displacement amplitude and frequency.Due to the validity and reliability of the dynamic analysis model,it can be used in aeroelastic characteristics calculation of BR with embedded fluid elastomeric damper for helicopters.

材料参数对液弹阻尼器动态特性的影响

为了探究材料性能参数对液弹阻尼器动态特性的影响规律,采用电液伺服动态试验机研究了液弹阻尼器的载荷-位移曲线、弹性刚度、阻尼刚度和损耗因子随橡胶硬度和阻尼液黏度的变化。试验结果表明:液弹阻尼器91.5%以上的弹性刚度由橡胶部分提供,并且弹性刚度随橡胶硬度的增大而增大;液弹阻尼器84.8%以上的阻尼刚度由阻尼液提供,并且阻尼刚度和损耗因子随阻尼液黏度的增大而增大,随剪切振幅的增大而减小,阻尼液黏度越大阻尼刚度和损耗因子下降幅度越大;当阻尼液黏度由2000 mm^(2)/s增大到10000 mm^(2)/s时,液弹阻尼器的阻尼刚度由2420 N/mm增大到5163 N/mm;当剪切振幅由0.2 mm增大到1.5 mm时,阻尼刚度分别减小18.5%和40.1%。以上结论可为液弹阻尼器的选材提供依据。

测试条件对液弹阻尼器动态特性的影响

研究测试条件对液弹阻尼器动态特性的影响规律。结果表明:阻尼液耗散的能量占液弹阻尼器耗散能量的86.3%以上,随剪切振幅和剪切频率的增大,液弹阻尼器的耗能能力显著提高;液弹阻尼器的弹性刚度和阻尼刚度随剪切振幅的增大而减小,随剪切频率的增大而增大;当剪切振幅由0.2 mm增大到1.5 mm时,液弹阻尼器的阻尼刚度减小42.7%,当剪切频率由0.5 Hz增大到4 Hz时,液弹阻尼器的阻尼刚度由2 213 N·mm^(-1)增大到5 802 N·mm^(-1)。

带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验与阻尼识别

针对带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验中测量所得信号可能出现的大阻尼、频率成分密集及信噪比差等情况,采用数值仿真,比较基于傅立叶级数移动矩形窗法(FSMB)、Hilbert法(HT)和传统的基于FFT移动矩形窗法(FFT-MB),从这类信号中识别阻尼的优缺点。在两米量级旋翼台上进行了带粘弹减摆器铰接式动力学相似模型旋翼气弹稳定性试验,采用角位移传感器测量摆振信号,用上述三种方法对试验结果进行稳定性分析。数值仿真和试验结果表明,角位移传感器测量信号有较高的信噪比;在大阻尼、频率成分密集及信噪比差的情况下,FSMB法与HT法较传统的移动矩形窗法有较高的识别精度。

基于遗传算法的直升机旋翼液弹阻尼器模型参数识别

建立直升机旋翼液弹阻尼器非线性动力学参数模型,引入具有全局搜索能力的遗传算法进行模型参数识别,解决因模型复杂造成的传统参数识别效率及精度较低问题。据识别所得参数模型重构力—位移迟滞回线并与液弹阻尼器动力学试验数据对比结果显示,参数模型重构曲线与试验曲线吻合良好,验证参数模型描述液弹阻尼器非线性动力学特性的准确性及采用遗传算法识别模型参数的有效性。对不同位移幅值与不同频率下液弹阻尼器动力学特性模拟计算均获得与试验一致结果,表明非线性参数模型及参数识别方法鲁棒良好性、精度较高。

黏弹减摆器非线性特性对直升机前飞空中共振的影响分析

提出了一种基于复模量的黏弹减摆器非线性 VKS改进模型,得到了减摆器单频及双频条件下复模量随动幅值变化的非线性特性;采用Floquet传递矩阵法计算了某直升机摆振后退型模态阻尼随前进比的变化。结果表明:直升机前飞时减摆器处于双频工作状态,与悬停时相比,空载及满载时耗能模量分别下降了50%及60%左右;从悬停转入前飞,空载时摆振后退型模态阻尼下降30%、满载时下降37%左右。

无轴承旋翼／减摆器的气动弹性力学研究

将无轴承旋翼的主桨叶、柔性梁和套管3个部分各自离散成若干梁单元,并将桨叶运动的物理坐标转换为挥舞、摆振、扭转方向的模态坐标,根据Hamilton原理建立旋翼气弹分析的动力学模型.采用Newton-Raphson迭代方法,用时间有限元法进行旋翼稳态响应的数值求解,并根据时域非线性黏弹减摆器模型,在直升机定常前飞条件下配平计算旋翼/黏弹减摆器耦合系统非线性气弹周期响应,然后基于Floquet理论进行稳定性分析,并讨论了桨叶载荷系数对旋翼稳定性的影响.结果表明:该减摆器模型能充分提高摆振阻尼,从而改善无轴承旋翼的稳定性.

VED支承转子的模态频率及稳定性研究

为了研究两端黏弹性橡胶阻尼器(VED)支承单盘转子系统的动力学特性,建立了轮盘位于1/3轴跨处的转子系统有限单元模型.通过求解转子系统的复特征根问题,获得转子系统的模态振型.分析模态频率和阻尼比随转速的变化规律,讨论阻尼器支承刚度、损耗因子和质量参数对模态频率和阻尼比的影响.结果表明,转子系统的阻尼器支承刚度和损耗因子分别存在一个最优值,使得工作转速远离模态频率,并提高了转子系统的稳定性;质量参数对一阶模态阻尼比的影响较小;当质量参数超出某有效区间时,系统将失去对高阶模态响应的衰减作用.

一种基于复模量的粘弹减摆器非线性VKS改进模型

根据粘弹减摆器单频、对称激振实验获得的复模量数据,对粘弹减摆器的非线性VKS模型进行了参数识别;为了使模型适用于单频及双频条件,提出了一种考虑频率修正的非线性VKS改进模型,并用单频及双频条件下的复模量实验数据对分析模型进行了验证。改进模型可以正确地反映出粘弹减摆器复模量的非线性特性,可用来预估其单频及双频条件下的复模量特性。应用该模型进行了直升机空中共振分析,发现某直升机从悬停到前飞,其摆振后退型模态阻尼下降了37%左右。

新型粘弹性阻尼器及其模具设计研究

本文对新型粘弹性阻尼器的设计计算及模具设计进行了全面的描述和分析,并以某型机相关参数为原始数据走了一个全过程。

直升机旋翼粘弹性阻尼器性能试验的实现

本文在分析了粘弹性阻尼器的结构和工作原理后,着重描述了粘弹性阻尼器性能试验的技术方法。

板式橡胶支座梁桥横向抗震加固研究

针对汶川地震中板式橡胶支座梁桥梁体横向移位严重的震害现象,提出了在原约束体系基础上增设X形板弹塑性挡块的抗震加固设计方法。以一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,建立了可合理模拟支座滑动效应、挡块力学性能和墩柱滞回性能的全桥精细化有限元数值模型。选择国内外实际地震动进行横桥向非线性地震反应分析,研究了梁体与钢筋混凝土挡块横向间隙、X形板弹塑性挡块力学性能等两大参数对抗震加固效果的影响。研究表明:钢筋混凝土挡块与梁体间可预留一定横向间隙,X形板弹塑性挡块屈服强度可控制为上部结构恒载反力的5%;与抗震加固前相比,抗震加固设计能有效控制墩梁相对位移,同时减小桥墩结构地震反应,显著提高桥梁结构抗震性能。

直升机旋翼粘弹阻尼器定常响应分析

建立了直升机定常飞行时的粘弹阻尼器响应计算模型,考虑了刚性桨叶的挥舞和摆振自由度,采用非均匀定常入流模型计算旋翼诱导速度。以某型机为例,对悬停和定直前飞时阻尼器的定常响应进行了计算。结果表明,从悬停到小速度定常前飞,粘弹阻尼器的动幅值明显增加,并且随旋翼拉力系数增加而增加。

近断层区桥梁组合使用板式橡胶支座和黏滞阻尼器方法探讨

选择具有脉冲性质的近断层区地震动记录和无脉冲地震动记录作为地震输入,考察了近场脉冲型地震动对我国常见的板式橡胶支座类型桥梁地震反应的影响。针对国内外抗震规范及学者提出的橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用方法,研究了近场脉冲型地震动作用下板式橡胶支座桥梁组合使用黏滞阻尼器的减震效果,探讨了橡胶支座与黏滞阻尼器组合使用时可能存在的问题。结果表明,近场脉冲型地震动对桥梁结构地震反应影响明显,显著增大了板式橡胶支座桥梁的墩柱地震力、梁体地震位移及梁体残余位移;组合使用黏滞阻尼器方法虽能一定程度上控制梁体地震位移及残余位移,但同时以增大墩柱地震反应为代价;近场脉冲型地震动作用下,板式橡胶支座桥梁支座滑动后整桥体系缺乏自恢复力、震后存在梁体残余位移,组合使用黏滞阻尼器无法根本解决,可在支座与墩、梁间设置连接措施加以改善。

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震设计研究

为提高中小跨径板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结汶川震区该类梁桥震害特点和国内外桥梁抗震设计规范中相关抗震设计策略规定的基础上,归纳当前我国板式橡胶支座梁桥横向抗震体系存在的问题,提出适合我国中小跨径板式橡胶支座梁桥的横向抗震设计方法,即允许上、下部结构连接构件牺牲的准隔震设计方法,介绍该抗震设计方法设计思想,给出在两设防水准下结构各部件的性能目标要求。选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,基于文中抗震设计方法的设计思想,提出采用新型隔震系统对计算桥例进行准隔震设计。结果表明:通过对横向限位装置力学性能参数的合理设计,通过桥梁结构在强震作用下板式橡胶支座的滑移、横向限位装置的损伤或牺牲,控制上、下部结构间传递的梁体惯性力,保护墩柱和基础等下部结构免遭严重损害,同时能有效控制墩梁相对位移,防止过大的梁体移位导致的交通阻断、甚至落梁。

一种直升机粘弹减摆器时域模型参数识别方法

在时域内建立了直升机粘弹减摆器的非线性模型。该模型基于不可逆热力学原理 ,在线性滞弹性位移场( Anelasticdisplacementfields,ADFs)模型的基础上 ,通过一组材料状态变量函数引入了粘弹性材料的非线性特性 ;文中以硅橡胶为研究对象 ,在粘弹减摆器实际工作中比较典型的幅值和频率范围内 ,进行了简谐实验 ,并通过两位移幅值 ( 0 .1 cm,0 .6cm)的应变 /应力滞迟回线直接进行模型参数识别。最后 ,通过与线化复模量、不同幅值的应变 /应力的滞迟回线等实验数据比较 ,证实了本文模型具有较好的可靠性 。

计入静位移作用的粘弹阻尼器双线性迟滞模型

在传统的粘弹阻尼器双线性迟滞模型基础上,为了便于参数识别,将滑移迟滞恢复力等效成黏性阻尼力与分段线性弹性力的联合作用,引入指数衰减函数表征弹性力及阻尼力随激振幅值的变化规律,并导出了带静位移的粘弹阻尼器复模量计算模型。提出一种结合复模量及迟滞回线进行参数识别的方法,并通过实例验证了改进模型的准确性及参数识别法的有效性。分析了静位移对迟滞回线及复模量的影响,结果表明:静位移的变化使得迟滞回线沿弹性力曲线移动,并由于非线性刚度的影响,迟滞回线的形状也发生了变化;在模型采用奇次弹性力和线性黏性阻尼力的条件下,储能模量随着静位移的变化成偶次函数的趋势变化,而耗能模量则不受静位移的影响;静位移对储能模量和耗能模量的影响源于粘弹阻尼器刚度和阻尼关于位移的非线性特性。

适于时变幅值分析的直升机黏弹减摆器模型

针对现有适于宽幅值范围的黏弹减摆器模型一般含有动幅值参量,不便用于幅值变化的直升机旋翼/机体耦合动稳定性时域分析的问题,给出了小摆振阻尼比时,黏弹减摆器在单频及双频条件下动幅值参量的计算方法,运用该方法计算系统在收敛、中性稳定及发散3种情况下的幅值曲线,较好地反映了响应幅值在时域上的变化趋势。将改进的黏弹减摆器模型用于直升机地面共振非线性时域分析,为准确获取旋翼摆振后退型响应,给出了所需桨叶激振力矩的计算方法,在不同转速不同复模量状态下,采用该方法确定的激振力矩对桨叶进行激振激出的响应幅值与预期值误差不超过6%。对摆振后退型响应进行分析可知,系统稳定时,与线性化结果相比,计入黏弹减摆器非线性后,旋翼摆振后退型响应衰减更快,其模态阻尼在时域上呈增加趋势。

某型无人直升机黏弹减摆器特性试验与非线性建模分析

以某型无人直升机旋翼粘弹减摆器为研究对象,通过开展静/动态特性试验了解其性能变化规律;利用部分试验数据基于数值拟合法建立考虑静态刚度的旋翼减摆器非线性频域模型;结果表明:该非线性模型不仅可以较好地反映旋翼粘弹减摆器载荷、复刚度随静/动态位移的变化规律,而且与试验值吻合度较高;基于此方法识别的阻尼函数可用于直升机动响应、动稳定性分析,以提高分析精度和准确性。

某粘弹性阻尼器设计改进研究

通过把某粘弹性阻尼器的载荷与某机型同类阻尼器进行对比分析,确定阻尼器的相关结构参数,在此基础上根据设计要求完成设计计算,针对之前研究中经常出现的阻尼器边界裂纹问题,进行了不同的阻尼器橡胶边界形状应力分析,完成了阻尼器橡胶边界形状优选。