基于单元特性的模态参数灵敏度解析法

通过有限单元法求解了单元刚度矩阵和质量矩阵的偏导数,根据整体矩阵,给出了结构模态参数中频率、振型和模态置信度的灵敏度解析式。以板壳单元为例,分别采用解析法和差分法计算了单元边长对模态参数的灵敏度并进行了对比,并计算了每个单元的弹性模量和厚度对模态参数的灵敏度。结果表明,基于单元特性的灵敏度解析法计算出的灵敏度与差分法相比精度高、效率好,而且可以求解出每个单元中的结构参数和材料参数对整体结构的灵敏度,为有限元模型修正和仿真提供了参考。     

用能基法计算主轴部件的模态参数

在分析和研究机床主轴部件动态性能时,往往涉及到计算其模态参数的问題。本文从主轴部件动刚度近似表达式(1)出发,采用子结构能量方式,并利用传递矩阵法中的集中参数模型和主振型的计算结果,导出了主轴部件模态参数的计算方法。用所编制的计算机程序,对实例作了计算与分析。     

Pasternak地基上输流管道固有频率计算分析

分别使用复模态法和Galerkin模态截断方法计算Pasternak地基上两端铰支输流管道的固有频率,并通过与复模态法计算得到的精确解的比较,以说明Galerkin法模态截断对固有频率计算结果的影响,然后研究Pasternak地基剪切刚度和弹簧刚度以及质量参数对截断误差的影响。研究结果表明:在固定的流速范围内,地基剪切刚度和弹簧刚度的增大均可以减小Galerkin法的截断误差,但与前者相比,后者的作用可以忽略不计;同时伴随质量参数的增大,截断误差也将迅速的增加。     

超声电机定子振动分析的模态选择

结构的主动控制通常是通过对结构的少数几个主要模态的控制来实现的.常用的假设模态法可以建立系统的低阶近似运动方程,但很难找到适用于整个系统的假设模态;有限元法的求解精度较高,但得到的动力学方程数目较大,影响系统后续计算分析的效率.本文在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,引入模态选择方法,对结构模态截断,仅保留特定的模态来实现模型降阶.以旋转型行波超声电机定子为例,用APDL实现了从有限元分析结果中自动识别工作模态,提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数,仿真计算了定子的机械和电学响应.激光多普勒测振试验得到的定子工作模态频率与假设模态法计算值的相对误差为9.1%,与有限元法计算值的相对误差为0.3%;动力响应的试验值与模态选择法计算值的相对误差为3%.实验结果表明,本文采取的模态参数提取方法是有效的,相比假设模态法能更精确地反映实际自由定子的运动状况.     

燃气轮机故障诊断中的基准参数计算

针对燃气轮机故障诊断中难以获取足够可靠的基准参数的问题,提出了利用机器学习中支持向量机理论的新型建模思路对燃气轮机的热力参数进行计算,以获得不同工况下燃气轮机基准性能参数。结合故障诊断中通过可测参数获得性能参数的研究思路,提出了基于支持向量机的基准参数一般模型的计算步骤,并通过Matlab平台进行软件实现。利用已有文献中的实验数据,以某型三轴燃气轮机压气机部分为例,对所提出的方法进行了验证。结果表明,此支持向量机模型计算精度比较高,可用于燃气轮机无故障状态基准参数的计算。     

滚珠丝杠垂直升降系统的建模和振动特性分析

以某上下料自动化设备中的升降机构为研究对象,采用集中参数法和分布参数法,利用拉格朗日方程和Ritz级数法,建立了滚珠丝杠垂直升降系统的动力学模型.利用模态叠加原理与降阶法求解微分方程对动态响应进行了求解.编制相应的MATLAB仿真程序,对系统进行了模态分析,研究了不同参数对工作台位移响应的影响.根据仿真结果分析系统的相...     

各向异性支承的分布质量转子系统的稳定性分析

某燃气轮机高压涡轮是一个带有24个轮盘的分布质量转子系统,具有不对称的支承特征.文中首先采用集中质量和无质量弹性轴段进行建模,根据设计要求引入两个各向异性弹性支承,构建具有25个轴段的集总质量转子系统动力学模型.给出了用Riccati传递矩阵法计算该转子系统复频率的算法,计算得到各阶临界转速.利用对数减幅率判据对转子系统的稳定性进行判定,讨论了转速等因素对各阶模态下转子系统稳定性的影响.所得结果为该复杂转子系统的动力学设计提供了依据.     

改进的混合界面子结构模态综合法在失谐叶盘结构动态特性分析中的应用

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机动态特性分析的计算效率,针对传统混合界面子结构模态综合法(Hybrid interface substructural component modal synthesis method,HISCMSM)综合后还可能存在计算量大的问题,提出一种改进的HISCMSM。该方法将综合后的模型进一步减缩,建立了叶片+轮盘的组合结构的参数化模型,对各个子结构建立有限元模型(Finite element model,FEM)并综合求其模态和振型。与整体结构有限元法相比,计算时间缩短23.86%~35.74%,模态偏差不大于0.49%,而传统法,其计算时间缩短14.63%~29.20%,模态偏差不超过0.57%,可见,该方法计算效率比传统法有显著提高,尤其是在高价模态求解时,计算效率提高的更加明显,同时分析了谐调与失谐叶盘结构模态位移、模态应力和模态应变能的分布,发现叶盘结构失谐后其对称性被破坏,出现了局部化现象,且随着失谐幅值的增大,振动逐渐向少数叶片集中,局部化现象越来越明显,为下一步的动态响应以及概率分析奠定了基础。     

基于ERA法的齿轮箱试验模态分析

搭建了基于ERA法的试验模态分析系统,在Coinv DASP MAS模态分析模块下对HW25505TCL型号齿轮箱进行了建模,采用单点激励多点响应法,对该齿轮箱进行锤击试验,对所采集数据进行分析处理,建立状态空间方程,通过ERA模态参数识别方法来提取模态参数进行定阶、拟合,获得了该齿轮箱的各阶模态参数,并采用振型相关矩阵进行模态验证。通过与计算模态比较,证明两者的有效性和可靠性,为进一步改进齿轮箱的结构特性以及基于模态分析的齿轮箱故障诊断等提供了理论依据。     

岸桥前大梁结构参数和运行参数的同步优化

对岸桥前大梁的结构参数和运行参数进行了同步优化。首先,建立前大梁系统简化力学模型,对比整机有限元模型与简化模型的有限元模型得到前3阶模态频率,验证了简化模型的有效性;其次,为了提高优化过程的计算效率,利用假设模态法及拉格朗日法得到简化模型的动力学方程;然后,以Runge-Kutta法计算得到简化模型的吊重摆角最大值、岸桥前大梁中点处的最大挠度及小车总运行时间为优化目标,采用多目标遗传算法对岸桥前大梁系统的结构参数及小车运行参数进行同步优化,得到Pareto解集;最后,根据系统性能的具体需求从解集中选择合理的解,指导岸桥前大梁系统的结构设计以及小车运行参数的设定,为岸桥防摇提供了一个新的思路。     

基于整机瞬态热应力场重型燃气轮机转子的寿命评估

针对某F级重型燃气轮机,根据机组的实际运行监测数据,提取得到该机组在冷态启动、热态启动两种工况下各测点温度随时间的变化曲线,分析得到转子各处的换热边界条件,采用有限元方法计算该燃气轮机转子在不同启动工况下的整机瞬态温度场及应力场,并基于该瞬态热应力分析结果对转子的低周疲劳寿命损耗进行评估。计算结果表明：最大热弹性应力值一般都出现在透平第一级轮盘的出气侧底部圆角处及压气机后三级轮盘的中间部位的圆角区域;气流参数变化的快慢对转子应力分布影响极大;冷态启动一次的寿命损耗最高达0.02%,大于热态启动的对应值。研究结果为轮盘结构设计与机组运行规程的优化提供了重要参考。     

风电齿轮箱动态响应分析及实验测量

运用达朗伯原理建立了风电齿轮箱传动系统的纯扭转集中参数动力学模型,箱体模型采用有限元法建立,通过作用在箱体支撑孔上的轴承力建立了齿轮箱动力学模型.采用龙格-库塔法求解了传动系统的轮齿动态啮合力,计算了箱体在动态啮合力作用下的振动响应.同时对齿轮箱进行了实验测量,并把测量得到的齿轮箱振动响应数据和模型计算的结果进行了对比,验证了模型的正确性.通过这些分析,为风电齿轮箱动态设计中减少振动噪声、提高承载能力与可靠性奠定了基础.     

基于传递矩阵法的风力机主轴动力学分析

根据某双馈型机组的主轴及其装配结构特点,将主轴简化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将结合部轴承支承和齿轮箱分别简化为两对弹簧-阻尼器的组合,基于传递矩阵法构建主轴的动力学模型,分析计算得到主轴的固有频率及振型,并与有限元软件分析结果进行对比。     

兆瓦级风力发电机组传动系统的振动特性研究

以1.25 MW风力发电机组传动系统为研究对象.使用集中参数法建立传动系统的动力学模型,并对动力学模型方程进行求解,对求解结果进行分析,分析了传动系统的同有频率特性和响应特性,分析结果表明:传动系统在启动阶段发生较小的扭转变形,并网阶段发生较大的扭转变形;并网运行中,当风力和电网发生突变时,传动系统发生较大的扭转变形,其中电网突变对传动系统的影响更大;在不同的气动转矩作用下,气动转矩越大,风力发电机组传动系统受到的冲击也越大;传动系统的固有频率比较大,在工作频率附近不会发生共振.     

基于混合时频分析方法的风电机组故障诊断

针对风电机组传动链系统振动信号非高斯、非平稳性的特点,提出了一种基于混合时频分析的风电机组故障诊断方法。该方法首先采用参数优化Morlet小波消噪方法对原始振动信号进行分析,滤除强大的背景噪声干扰;进而通过自项窗方法抑制时频面的干扰项,增强信号特征成分,提取故障特征以实现故障诊断。在Morlet小波参数优化过程中,采用交叉验证法优化波形参数及连续小波变换的尺度参数;在自项窗的设计过程中,采用基于平滑伪魏格纳分布的函数进行设计,并通过两次阈值处理以减少运算量、提高运算效率。通过对风电机组监测振动数据分析,证明了该方法可以有效地实现背景噪声的消除和故障诊断。     

催化燃烧与旋转回热耦合的燃气轮机性能分析

低热值燃气总量巨大,种类繁多,很大一部分由于热值过低无法点火燃烧,常直接排入大气,造成能源浪费,加剧环境污染。为了利用这部分低热值燃气,提出一种催化燃烧与旋转回热耦合的新型燃气轮机系统,把催化燃烧室和高温换热器两个部件融合于一个部件中。相比传统燃气轮机,该燃机具有独特的优势:以低热值燃气为主燃料,采用催化燃烧;旋转回热保证了催化燃烧反应持续发生;结构布局更加紧凑。分析这种新型燃气轮机系统的热力循环特点,计算100 k W级新型燃机的热力性能,研究旋转周期等参数对性能的影响。结果表明:在使用甲烷浓度为2%的低浓度燃气时,透平入口温度保证在1 030~1 200 K,燃机能正常工作,从理论上证明了该新型系统是可行的;不同旋转周期之间系统运行的热力参数变化在3%以内,呈现准周期性;旋转周期之内系统运行的热力参数呈现波动变化;旋转周期减小,燃机输出功率和热效率降低,其波动性也降低。     

非线性航空发动机性能参数估计方法研究

为了消除线性模型误差的影响,建立了航空发动机性能变化参数非线性估计的模型,提出了一种非线性的航空发动机部件性能变化参数估计的方法。将待估计参数以及模型计算值和实际测量值之间的误差一同并入发动机模型程序进行求解。仿真结果表明,与线性估计方法相比,非线性参数估计的方法具有更高的精度和更简单的系统结构。     

张紧式系泊半潜式风机平台水动力响应建模分析

针对某半潜式风机平台,采用锚链和聚酯纤维绳分段连接形成张紧式系泊系统,建立环境载荷数学模型及环境载荷作用下的平台及系泊系统动力学方程。通过Simulink集总参数计算与AQWA数值仿真2种方式,对比分析风载荷阶跃输入、浪载荷正弦输入作用下平台的响应特性。结果表明,Simulink集总模型计算结果与AQWA数值仿真结果较为吻合,这在一定程度上说明了集总参数建模方法的合理性。研究发现,在风阶跃输入作用下平台主要表现出横荡、垂荡、横摇3个自由度方向的响应,其中横荡稳定时间较短,但偏移量相对较大,而垂荡和横摇的稳定时间较长且基本一致;在浪正弦输入作用下平台同样主要表现出横荡、垂荡、横摇3个自由度方向的响应,此时横荡幅值相比垂荡同样较大。横荡位移与振幅较大的原因在于采用了张紧式系泊的半潜式平台设计,进一步约束该自由度是接下来平台与系泊系统优化设计的研究方向。     

子结构综合法辩识结合部的特征参数

为了获取结合部的等效刚度与 阻尼参数,采用子结构综合法来建立结合部辨识方程式，利用模型更新的方法修正已知模型，使修正的 模型与已知模型等效，并利用修正的模型来获取所需的频响函数，从而根据完备频响函数辨识出结合部参数。为了保证数值计算的稳定性,采用最小二乘原理将矛盾方程转化为定解方 程,并引入加权的概念,使得被测数据能够充分利用。最后通过两个仿真算例来验证该方法的 可行性和工程实用性。仿真结果可以看出，该方法具有较高的辨识精度。     

基于改进熵权法确定工程材料评价指标的客观权重

以0.3作为指标权重的上限,对传统熵权法进行改进,建立了改进熵权法模型;以燃气涡轮叶片选材为例,选择18种典型的变形合金和铸造合金作为候选材料,确定5种评价指标,根据所建模型得到评价指标的权重,继而采用ITOPSIS法对18种候选材料进行综合评价。结果表明:选出的最佳燃气涡轮叶片材料为Udimet700变形合金,与实际应用选择结果一致,说明改进熵权法确定的客观权重合理、可行;改进熵权法避免了指标权重超大的现象,能够充分体现各指标的重要程度,与客观实际更加贴近,值得推广应用。