一种正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型

在Csaba摩擦模型的基础上发展了一种能够考虑接触面摩擦运动过程中正压力随时间变化的微滑移干摩擦模型。模型将局部微滑移运动与整体宏滑移运动进行了结合,采用在每个时间迭代上逐步分析判断摩擦微元运动状态的方法来描述摩擦运动过程中的黏滞、局部微动滑移、整体宏滑移以及分离状态,能够克服Csaba摩擦模型只能描述局部微滑移摩擦力、并且正压力分布不变的不足。对单谐波和多谐波外力作用下无分离状态及存在分离状态的干摩擦力进行了模拟。计算了凸肩阻尼结构模拟叶片在复杂激励下的非线性振动响应,研究了系统参数对干摩擦阻尼减振效果的影响,为工程中研究具有干摩擦阻尼结构叶片的接触面摩擦力提供了理论依据。     

干摩擦阻尼叶片的高保真有限元模型振动特性研究

研究考虑干摩擦效应的整圈阻尼叶片高保真有限元模型振动特性:首先建立透平机械叶盘结构在周期激振力下的多谐波有限元方程,利用固定界面模态综合法降低整圈叶盘结构的有限元方程自由度,并给出求解多谐波平衡法中非线性方程的步骤;最后以某透平叶片的高保真有限元模型作为算例,验证算法的高效性和准确性:采用多谐波平衡法在保证计算精度(最大误差1.36%)的同时大幅降低计算耗时(由12小时降至2小时);进一步分析了阻尼器的干摩擦效应对叶片的非线性振动特性的影响,为叶片阻尼结构的减振设计提供依据。     

带干摩擦接触的叶根模态阻尼分析方法

发展了一种叶根模态阻尼分析方法,针对叶根干摩擦问题,采用带接触的叶根高保真模型,基于能量耗散原理来进行模态阻尼的计算,此方法主要分为三部分:在ANSYS有限元软件中采用可描述面与面间摩擦接触交互作用的接触单元,建立带干摩擦接触的叶根高保真模型;对其进行模态分析,并在瞬态分析模块中对局部叶根模型进行简谐作用下的强迫振动模拟及求解;根据叶根接触面微滑移下干摩擦产生的耗散能,计算获取模态损耗因子。该方法可以对不同振型下带叶根干摩擦阻尼叶片的模态损耗因子进行预测分析。通过带接触面的真实叶根模型对该方法进行了验证,并分析了不同振型下振幅、转速、摩擦系数以及法向和切向接触刚度对模态损耗因子的影响。     

一种叶片干摩擦阻尼器耦合振动分析的二维局部摩擦模型

从一维局部滑动模型和轨迹跟踪法出发,采用带滑动触点的并联弹簧来模拟二维平面运动时叶片-阻尼器间的干摩擦接触,提出一种二维局部滑动摩擦模型。推导了各种摩擦接触情形下的摩擦力计算公式,通过仿真深层次揭示了二维局部滑动的规律。结果表明,二维局部滑动与一维局部滑动相比既有一致又有本质不同,二维局部滑动模型可用于叶片干摩擦阻尼器耦合振动特性的分析。     

燕尾型叶根松装叶片系统参数对干摩擦减振效应的影响

采用燕尾型叶根干摩擦模型和叶片简化模型,计算了燕尾型叶根松装叶片系统在不同参数下的振动响应。研究了离心力、摩擦系数、叶根与轮盘接触面接触刚度系数、激振力等参数对叶片系统干摩擦减振效应的影响规律。计算结果表明：在非线性干摩擦力的作用下,叶片系统幅频响应曲线的共振峰值向低频方向偏移,出现了刚度软化现象;在叶片离心力从小到大变化的过程中,系统的共振振幅先减小后增大,存在某个转速下的离心力,系统的共振振幅最小;存在一个最佳摩擦系数值0.3,使系统的共振振幅最小,比最大振幅减小约23%;随着叶根与轮盘接触面间接触刚度系数的增大,叶片系统振幅明显减小,共振频率增大;激振力的大小影响系统共振频率和共振振幅。本研究可为燕尾型叶根松装叶片的设计提供参考。     

某带凸肩发动机风扇叶片非线性响应及断裂故障分析

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片，以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法，在考虑凸肩接触面三维运动的情况下，对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行了估计，并进一步对该叶片高阶故障振型的振动特点进行了分析，讨论了其故障原因并初步提出排除故障的几种思路。     

干摩擦阻尼叶片的界面约束力描述及振动响应求解

发展了一种描述复杂运动状态下界面约束力的三维干摩擦接触数值模型,该模型通过在接触界面建立多个摩擦接触点对得到多点分布的界面约束力,可以描述界面的粘滞-滑动共存状态和法向接触正压力不均匀分布。在该模型中还考虑了界面动静摩擦系数的不同和界面的各向异性。采用三维干摩擦接触数值模型和高阶谐波平衡法,计算了某真实围带阻尼结构汽轮机叶片在复杂激励下的非线性振动响应。计算出叶片振动响应在一个运动周期出现多个局部极值,呈含多谐波的周期函数。     

硬粒子对聚合物材料表面的冲击摩擦研究

冲击摩擦为接触面切向与法向冲量之比。用聚合物材料试件与弹簧钢片组成振动测试系统 ,硬粒子以一定入射角冲击试件水平面引起系统振动 ,接触冲量通过振幅反映出来 ,记录初始振幅值而计算出一个冲击过程的冲击摩擦因数。结果表明 ,当入射角α在 2 5°-60°变化时 ,冲击摩擦因数f从 0 .5降至 0 .2左右。文章同时分析讨论了摩擦对聚合物表面接触强度的影响。     

阻尼结构叶片强迫振动响应分析的改进时频域融合算法

为有效地分析阻尼结构叶片系统的动力学特性,本文对计算非线性动力学系统响应的时频域融合算法进行了改进。引入快速抗混迭傅立叶变换,提高时域与频域间转换运算的精度,减少计算时间;针对阻尼结构叶片系统的局部非线性特点,对线性自由度进行减缩,将迭代求解控制在仅和非线性相关的自由度范围之内;采用混合遗传算法改善计算收敛性。使用改进的时频域融合算法对某真实燃机叶片的非线性强迫振动响应进行了分析。在一定的参数条件下,改进的时频域融合算法计算时间为原算法计算时间的 ,且精度误差不超过 。研究表明：改进的时频域融合算法能够适用于复杂摩擦接触下阻尼结构叶片的振动响应计算。     

壳板凸肩叶片的非线性振动特性

以凸肩叶片为研究对象,应用Donnell’s简化壳理论建立模型的非线性振动方程,考虑了几何非线性、阻尼、凸肩接触面正压力、摩擦力等因素。采用Galerkin法将振动微分方程离散到模态坐标上,分别应用数值法和近似解析法对方程组求解,得到系统的频率响应曲线,并讨论了系统周期解的稳定性。结果表明,由于凸肩接触面之间摩擦力方向周期性改变,导致系统的振动特性产生不连续性,以摩擦力为正、负方向分别绘制一条频率响应曲线。则随着摩擦力方向T/4周期变换一次,系统的振动也以T/4为周期在两条频率响应曲线上来回跳跃,从而有效抑制叶片的振动响应,提高叶片使用的安全性。     

一种干摩擦阻尼系统振动特性分析的一维局部滑动模型

在接触面间引入弹性剪切层来模拟干摩擦接触,考虑摩擦接触界面在振动过程中可能经历完全粘滞、局部滑移、完全滑移三个阶段,提出一种一维局部摩擦模型。运用该摩擦模型对摩擦力一位移迟滞曲线进行仿真,得到的结果符合工程实际;通过分析不同外力下接触面上的摩擦分布,揭示了局部滑动的规律。该模型可应用于各种千摩擦阻尼系统的振动特性分析。     

滚动轴承接触的非线性有限元分析

利用MSC.Patran/Marc软件建立了滚动轴承的二维有限元分析模型,进行了接触非线性有限元分析,得到接触应力、应变随接触状态的变化情况.当不考虑摩擦接触时,压力与变形间呈现一定的非线性关系.当考虑摩擦接触时,下板面最大等效应力增加,应力分布形状发生改变,最大切向应力发生点向接触部位靠近,说明摩擦因素对接触表面切向应力大小与最大切向应力发生点产生影响.     

非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究现状

综述了非线性干摩擦阻尼结构叶片系统的动力学研究现状.引述国内外大量文献,对非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究中的5个主要问题进行了讨论,它们是干摩擦阻尼结构叶片非线性动力学方程的求解方法、界面摩擦模型简化、接触运动学模型、叶片主结构模型的简化、摩擦约束叶片系统的非线性动力学行为.阐述了常用的各种模型及求解方法的优缺点,最后并提出了该领域值得进一步研究的几个关键问题.     

改进迭代过程的车轨耦合振动数值解法及应用

针对列车-轨道耦合振动迭代求解过程,结合Newmark-β 积分格式,提出一种基于有限元法与非线性接触理论的改进迭代过程数值解法。考虑分别建立车辆系统和轨道系统振动方程,在耦合和解耦迭代过程中,构造松弛因子函数和收敛准则函数,简化轮轨界面协调适应条件,利用轮轨相互作用力在两子系统之间的快速迭代实现动态耦合关系的高效求解。此算法增强了对迭代收敛精度、迭代过程稳定性的控制,同时也减小了程序设计的难度。应用此算法分别对竖错和路基沉降两类典型线路缺陷引起的车轨振动响应进行了算例对比和分析,计算结果表明,改进解法在迭代速度和迭代稳定性上具有优势,可广泛应用于高速铁路车辆运行和轨道结构动力学问题的分析中。     

某前驱车轮端起步粘滑异响分析与控制

某前驱车型在起步过程中驱动轮端出现"咔哒"异响,问题发生频次较高,严重影响整车品质。对异响现象进行分析最终确定是轮毂轴承与驱动半轴接触端面粘滑振动引起,在粘滑过程中接触端面由静摩擦向滑动摩擦转变时接触面间摩擦系数突变产生轴向冲击力诱发异响。通过建立合理的物理模型,分析粘滑运动过程中相关的正压力、滑动摩擦系数、静摩擦系数等参数的影响,利用一种特制减摩垫圈,进而改变传动零部件接触端面的动态摩擦特性,有效解决了该车型驱动轮端起步异响的问题。目前,国内外针对车辆传动系统中粘滑摩擦的研究较少。该研究对新车型传动设计过程中类似的粘滑异响处理有积极的借鉴和参考意义。     

万能轧制有限元模拟立辊摩擦元拖动模型

采用带刚性表面的摩擦单元,建立了万能轧制过程立辊摩擦拖动的有限元模型。该模型在轧件翼板和立辊之间设置了一层动态接触的摩擦单元,通过使摩擦元与立辊的接触面刚性化,来模拟刚性立辊,并将立辊的未知线速度包含在有限元求解变量中。这种方法克服了立辊线速度未知带来的求解困难,能够直接求得立辊线速度,而不必事先假设和迭代求解。算例表明,该模型满足立辗转矩为零和刚性化的要求。     

考虑法向载荷变化的微滑摩擦系统振动分析

工程结构中,常采用干摩擦阻尼器来降低系统的动力响应幅值。振动环境中,连接界面间存在着复杂的接触和摩擦行为,这些行为具有跨尺度、迟滞非线性和切法向耦合等特点。建立了一种能同时考虑法向载荷变化和切向微滑摩擦行为的接触力学模型,推导了模型恢复力和相对位移间关系的表达式,利用不同模型间的比较验证了模型的有效性。将该模型应用于简化的摩擦阻尼器系统,求解了简谐激励下系统的迟滞回线、单位周期的能量耗散和频率响应曲线,并对不同模型的特性进行了比较分析。结果表明:是否考虑法向载荷变化对系统动力学响应预测有很大影响;考虑法向载荷变化的微滑摩擦模型能够更加完善、准确地模拟接触界面间的力学行为。     

壳板凸肩叶片的非线性特性与分岔研究

研究壳板凸肩叶片的静态和全局动态分岔。使用Donnell’s简化壳理论建立了系统的非线性振动方程,并考虑了几何非线性、阻尼以及振动过程中凸肩接触面之间正压力和摩擦力的变化等因素,运用伽辽金方法将方程离散化,应用平均法求近似解,获得系统的平均方程和分岔方程。利用奇异性理论,得到了系统的转迁集和分岔图。通过研究平均方程的全局行为,得到了出现各种分岔的条件,揭示了平均系统周期解的变化过程及其具有的非线性动力学特性。研究壳板凸肩叶片的分岔特性可以使叶片的系统参数优化。     

基于谐波平衡-时频转换法的摩擦振子稳态响应分析

在振动环境中,连接结构的接合面上存在复杂的摩擦接触行为。当受到不同幅值的切向激励时,界面可能出现微滑和宏滑两种不同的摩擦行为。准确高效地求解同时考虑微滑和宏滑的摩擦振子稳态响应对连接结构设计与优化具有重要的参考意义。采用连续弹簧滑块模型(Iwan模型)描述接合面上的跨尺度摩擦行为,通过多谐波平衡和时频转换组合方法求解了单自由度和多自由度摩擦振子稳态响应。结果表明该方法具有很高的精度,并且计算效率远高于传统数值积分方法;选取的谐波截断阶次越高,对摩擦恢复力的求解越精确;频响分析表明摩擦非线性使振子幅频响应表现出了刚度软化、谐波共振等非线性现象。     

摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析

水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程,轴承—轴颈的动摩擦特性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述,同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-β和Newton-Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明,在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发,系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。