螺旋离心泵转子系统动态响应数值分析

为研究螺旋离心泵转子对流固耦合作用的动态响应信息,以ZJ200-25型双叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFD软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对其进行了考虑流场变载荷和结构相互作用的两场交替联合求解。得到转子受到的激励力以及位移响应频谱特点,结果表明：叶轮受到流场变载荷激励,发生了弯曲及拉伸振动;叶轮径向位移随流量增大而减小,其主频率与径向力主频率同为48.3Hz,轴向力以低频随机波动为主,但轴向位移仅在200Hz以内有较明显的响应,且振幅随频率增加而减小;叶轮质心位移在低阶频率处的振幅不高,高阶频率的振幅逐渐减小,轴向及径向位移均没有振幅过大的情况出现,说明螺旋离心泵转子正常工作时未发生共振,稳定性良好。本文研究结果对螺旋离心泵转子系统的设计改良及振动分析具有一定的参考意义。     

基于混合模型的转子临界转速计算

采用集总参数和分布质量混合建模的方法,建立了转子-支承系统的力学模型,应用改进的Riccati传递矩阵法,综合考虑陀螺力矩、支承刚度、剪切变形等因素的影响,推导出了混合模型传递矩阵表达式,并在VB平台上编制了界面友好、操作简单、拓展性强的通用的转子临界转速计算程序。通过算例对程序的验证计算结果表明,混合建模方法计算结果精度高,算法正确,程序运行可靠。     

内外双转子系统的支撑轴承的不对中分析

针对航空发动机内外双转子系统不对中问题,以某航空发动机转子系统为对象,运用转子动力学有限元分析方法,给出内外双转子系统中介轴承的处理方法,建立内外双转子系统动力学模型。通过数值计算,得到该双转子系统的固有频率和振型,对比分析考虑外转子(高压转子)支撑轴承不对中的转子振动响应。     

反向旋转双转子系统加速响应特性研究

以五支点双转子系统为研究对象,开展反向旋转双转子系统加速响应特性研究。结合有限元分析软件,利用固定界面模态综合法建立反向旋转双转子试验器的瞬态动力学模型,研究反向旋转双转子系统加速过程中加速时域特性、进动转速变化特性及内外转子盘质心变化规律。研究结果表明,转子各截面加速响应特性与系统各阶临界转速及振型有密切联系;加速过程中存在复杂的非协调进动;内、外转子分别在以各自为主激励的临界转速附近发生质心换向;经试验验证,试验数据与计算结果吻合性较好。     

应用模态分析及傅里叶变换的柔性转子无试重动平衡方法

针对旋转机械不平衡导致的振动问题,提出一种的柔性转子现场动平衡方法。其通过有限元理论建立转子系统动力学模型,并将系统运动微分方程按模态振型展开,利用FFT及IFFT变换,获取频域下不平衡载荷谱,最终识别转子不平衡状态。仿真和试验结果均表明,该方法仅需在低于临界转速的状态下采集振动响应数据,并且无需停机试重,就能准确识别转子不平衡状态,添加配重后可使转子各阶不平衡振动得到有效抑制。     

大型非线性转子-密封-轴承系统的不平衡响应与稳定性

对实际大型汽轮机转子-密封-轴承系统建立了具有超大规模维数的非线性动力学模型,该模型考虑了密封的非线性激振力、可倾瓦轴承的弹性支承力、转子的阻尼力、不平衡质量力和重力.采用Newmark方法对其进行数值求解,模拟出转子升速过程中汽流激振现象的典型特征和发生汽流激振的失稳转速,并且得到系统参数对转子不平衡响应和稳定性的影响规律.结果表明:适当的增大转子的阻尼、密封的半径间隙和密封流体轴向流速可提高转子发生汽流激振的失稳转速,这为在设计和运行中提高实际大型汽轮机转子-密封-轴承系统的稳定性提供了参考依据.     

微速差双转子系统不平衡信号提取方法

微速差双转子系统的两个频率相近不平衡信号形成拍振,传统不平衡信号提取方法的精度和快速性不佳。提出一种以数字带通滤波后数据为样本的改进型Prony方法用于识别两个转子的频率,可以有效解决微差双转子系统中转差不易测量的难题,把最小二乘方法用于识别已知频率的两个不平衡信号的幅值和相位,可以在噪声背景下快速、准确的实现参数估计。最后给出了详细的仿真结果和分析,证明了本文方法的正确性。     

液体火箭发动机涡轮泵转子的新型动平衡方法研究

针对液体火箭发动机涡轮泵的运行特点,提出了利用起动过程的不平衡响应信息进行涡轮泵转子模态平衡的两种新方法。方法1将转子的前两阶模态不平衡分别等效为模态不平衡方位角和模态不平衡大小,在前两阶临界区内,通过转子的升速不平衡响应信息识别出对应阶模态不平衡方位角,然后利用各阶模态间的正交关系,添加合理的平衡试重组,通过两次升速起动过程完成转子前两阶模态的平衡;方法2引入了测点模态比的概念,在3圆平衡法的基础上,通过4次升速起动过程,完成了转子前两阶模态的平衡。最后通过模型实验对所提出的两种新型平衡方法进行了验证     

考虑杨氏模量随轴向温度分布变化的转子有限元建模方法研究

根据转子材料杨氏模量随温度的二次多项式变化函数,推导了考虑温度分布的单元刚度矩阵,给出了考虑转子轴向温度分布的有限元模型,分析了在轴向温度均匀分布、线性分布和二次多项式分布情况下转子临界转速的变化趋势。结果表明,模型可以体现转子轴向温度分布对刚度矩阵的影响,能够有效提高高温下转子临界转速的计算精度。     

含时滞振动主动控制系统地震响应的数值分析

本文采用精细积分方法计算了时滞受控系统在地震作用下的动力响应,得到在不同反馈增益下随时滞量变化的系统地震响应峰值分布。分析了在小时滞范围内随时滞量变化和反馈增益在不同的取值下对系统响应的影响,结果表明时滞对系统控制效果的影响程度随反馈增益的增大而增大,当时滞较大时,采用较小的控制增益控制效果较好,当时滞较小时,采用较大的控制增益可以获得更好的控制效果。本文结果可用于设计考虑时滞影响的结构振动主动控制算法。     

热电偶套管流体激振数值分析

用于测量管内流体温度的热电偶,由于受到高温、高速流体冲击,常发生套管断裂现象。采用大涡模拟（LES）方法对一热电偶套管周围非定常流场进行数值模拟,分析高速、非定常流动引起的热电偶套管受力与振动情况,提出在套管前串列干扰装置以抑制振动、减轻受力的改进措施,并对改进后效果进行分析和验证。研究结果可为热电偶套管结构优化设计提供参考。     

新型双足模型下结构动力响应分析

基于考虑人体动力特性的新型双足模型,采用Lagrange方程建立了步行过程中人与结构相互作用系统运动方程。研究了人与结构各自的动力响应及其之间相互作用,并通过对比说明了新型双足模型反映的人体动力特性对结构振动的影响。结果表明：人与结构相互作用增大结构动力响应;行人经过结构各阶模态振型波峰时,结构各阶模态频率和阻尼比分别达到最小值和最大值。     

嗅球中神经元间的相互作用及同步运动分析

嗅球对嗅觉信息的处理是嗅觉系统信号编码的一个重要环节,其中兴奋性的僧帽细胞（Mitral Cell, MC）与抑制性的颗粒细胞（Granular Cell, GC）的相互作用尤为关键。本文首先介绍了嗅觉系统网络中关于同步振荡的研究现状,然后建立嗅球中僧帽细胞及颗粒细胞的动力学模型,仿真得到了单个僧帽细胞、颗粒细胞以及僧帽细胞与颗粒细胞在耦合条件下神经元的发放模式。结果表明,僧帽细胞对颗粒细胞有兴奋性作用,而颗粒细胞对僧帽细胞有抑制性作用,细胞放电序列随着突触连接强度的改变而改变。此外,建立简单的嗅觉网络模型,分析了当颗粒细胞分别构成环形和网格状两种拓扑结构时,不同网络对两个僧帽细胞同步性的影响,用同步性指标ISI-distance刻画同步程度。数值分析表明颗粒细胞网格状的拓扑结构对僧帽细胞的同步性作用更为明显一些。     

连续倒塌现象中结构动态响应特性的分析

局部破坏引起的动力响应是影响建筑物发生连续倒塌的重要因素。基于改变传力路径法建立了连续倒塌动力分析模型,对结构遭受局部破坏后的振动特性进行研究,并分析了失效时间及材料特性对结构动力响应的影响。分析结果表明,竖向固有振型是连续倒塌中动力响应的主要参与振型;失效时间越短,结构最大竖向位移及惯性力越大;且失效时间小于竖向固有振型对应的自振周期时,动力响应受失效时间的影响最为显著;较高的材料屈服强度可有效降低结构的竖向振动位移,但也会引发底层柱承受较大的竖向惯性力;强化模量的改变对结构动力效应的影响并不显著。     

基于Hilbert-Huang变换的大跨桥梁非线性抖振响应时频分析

以新疆赛吾迭格尔悬索桥为工程背景,研究非线性抖振响应的时频特性。提出了Fourier变换识别桥梁抖振响应的频谱的失真问题,从信号分析的角度寻找失真的原因,从结构动力学角度探讨响应非平稳性的导因。为解决这个问题,引入Hilbert-Huang变换(HHT变换)分析响应的边际谱。并分析HHT变换中经验模态分量的时频,从风工程角度探讨经验模态分量的物理意义。分析结果表明,大跨桥梁的颤抖振响应具有一定的非平稳性,HHT变换识别抖振响应的频谱时比Fourier变换精度更高。     

具任意脱层压电弹性层合梁的谐响应分析

基于Timoshenko梁理论,考虑剪切变形和力电耦合效应,对压电弹性层合脱层梁进行了分区处理,可方便地描述脱层长度和脱层位置,建立了弯曲波在梁中传播的基本方程式;通过长波情况下的电势分布简化,考虑无外加电压时,对该类悬臂梁进行了求解分析。给出了梁的频散关系,得到了各位移分量和电势的解析解,分析了脱层参数对位移和电势的影响规律。     

低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁响应的数值研究

摘要：本文对低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁的响应和相变演化特性进行了数值研究,目的是了解相变与结构动态响应之间的相互影响。结果表明,落锤冲击载荷作用下,相变固支梁的响应可以分为5个阶段：弹性波动响应,局部相变失稳,驻定相变铰形成,相变铰区扩展和相变铰移动,杆机构。相变铰为弯矩和轴力共同作用下形成的广义铰,同时表现出与塑性铰不同的特征。     

爆炸流场与玻璃幕墙动力响应的仿真计算方法

采用ALE有限元法进行了爆炸流场与复杂玻璃幕墙结构相互作用的三维动态仿真。针对数值仿真过程中计算效率过低的问题,根据显式有限元和距离爆炸冲击波试验问题的计算特点,利用高性能计算平台设计并实现了爆炸冲击波与玻璃幕墙动力响应的分步流固耦合仿真计算方法。研究了爆炸冲击波作用下幕墙玻璃的动力响应情况,通过与试验结果相比较,证实了该仿真方法的可行性,为玻璃幕墙结构的抗爆设计与改进提供了参考依据。