分布式拉杆转子扭转振动系统动力学特性分析

为了更好的提高能源利用率,以新兴、高效的分布式拉杆转子系统为代表的燃气轮机与蒸汽轮机联合发电技术在电力部门得到快速发展.本文主要研究了分布式拉杆转子系统扭转振动的非线性动力学特性,通过等效简化等方法建立了分布式拉杆转子系统扭转振动方程.利用平均法获得动力学方程解析解和系统扭转振动幅频曲线,进一步研究了其周期解的稳定特性,并发现系统阻尼,立方刚度和外激频率等参数对其影响规律.本文的分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义.     

滑动轴承-裂纹转子系统的非线性稳定性分析

利用打靶法结合Floquet理论,对裂纹转子系统稳态周期运动的稳定性进行了分析与研究,揭示了裂纹转子系统同步周期运动分岔导致概周期运动与混沌运动的演变过程．数值计算表明：裂纹转子系统稳态周期运动失稳存在鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔三种形式;刚性支承裂纹转子系统周期运动失稳一般只发生在ω0／3和2ω0／3转速附近,较大的裂纹方位角和适度的偏心量有利于提高系统周期运动的稳定性;滑动轴承支承的裂纹转子系统周期运动一般只在ω0／3、ω0／2和2ω0／3转速附近发生分叉失稳,采用三油叶轴承支承有利于提高滑动轴承-裂纹转子系统周期运动的稳定性．     

非线性挤压油膜阻尼器-转子系统周期解的分叉及稳定性分析

应用油膜力数据库方法获得非线性油膜力 ,采用非线性动力系统的稳定性及分叉理论对非线性挤压油膜阻尼器 转子系统非线性动力特性、非协调运动及周期解分叉的稳定性进行了分析。揭示了SFD 转子系统在特定参数范围内存在系统亚谐波、概周期和混沌等非协调运动 ,及从同步周期运动分叉发生一系列倍周期运动、最后导致转子 轴承系统混沌运动的过程。数值计算得到了SFD 转子系统发生周期解分叉时的分叉点、分叉图及周期解分叉而失稳的 3种情况 :即鞍结分叉、Hopf分叉及倍周期分叉。最后采用Floquet理论对SFD 转子系统的稳定性进行了分析。研究结果为实际SFD 转子系统的设计和研究提供了理论依据。     

大型立式齿轮箱行星齿轮传动系统的优化设计

根据某大型立式行星传动齿轮箱的结构和安装特点,引入可靠性理论重新构建了更为完整的多目标的行星齿轮传动系统优化数学模型,随后利用数学软件Matlab和两种方法分别编程对优化模型进行求解,并将得到的轮系参数组合的新系统进行静态特性的对比分析,以确定最为合理的优化结果。同时,利用ANSYS建立行星架有限元模型,并对其进行相应的优化设计,使得新的行星架既可以配合优化后的齿轮传动模型,又可以在满足自身的强度等特性要求的前提下适当减轻自身的质量。     

SMA迟滞系统的PID控制及参数优化研究

形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)是一类新型功能材料,作为电热驱动器,广泛应用于工程领域。但由于材料内在的非线性性质和迟滞效应使其在控制系统的设计和热力学建模上较为困难,不利于简单控制系统和实时控制的实现。基于Preisach理论给出SMA驱动器系统的温度-位移迟滞模型,分析系统的热传导过程,将传统的比例-积分-微分PID(proportional-integral-differential,PID)策略应用于控制器的设计,并引入蚁群和粒子群两类智能算法优化控制器参数,讨论优化过程和控制效果;与传统PID参数整定方法相比,系统的阶跃响应和正弦信号跟踪性能取得比较理想的效果,且智能算法调节控制器参数的实时性更强,克服非线性和迟滞效应的影响。     

车轮阻尼及接触点位置对轮轨接触过程稳定性的影响

结合S形辐板辗钢整体车轮和60 kg/m钢轨的尺寸与性能要求,利用有限元法和模态试验法建立车轮高频振动模型,并在考虑钢轨断面变形和轨下结构影响的基础上建立钢轨高频振动模型。在改变轮轨接触点位置和车轮模态阻尼比的情况下对轮轨接触系统进行了稳定性分析。结果表明:节圆数为0的车轮模态对系统稳定性的影响最明显;增大横向蠕滑量会使轮轨接触系统容易发生不稳定,并且该蠕滑量在轮缘接触时的影响比在踏面时要大;接触点位置对接触系统稳定性的影响与轮轨偏向角及接触面摩擦系数的大小有关;增大车轮阻尼能明显减少接触系统不稳定频率的个数,并且在偏向角较大时,阻尼的作用对轮缘接触更明显。     

采用磁流变阻尼器的整星隔振平台试验研究

为降低卫星受到的来自于运载火箭的振动和冲击载荷,针对柔性卫星整体隔振,提出一种采用高频解耦型磁流变阻尼器的新型整星隔振平台。在理论分析的基础上,设计并制造了新型整星隔振平台、锥壳适配器和模拟卫星,搭建整星隔振系统,进行整星隔振性能试验。对比采用新型整星隔振平台、采用常规磁流变阻尼器隔振平台和采用锥壳适配器时的隔振效果,得到如下结论:新型整星隔振系统的隔振效果明显好于使用传统锥壳适配器时的情况;采用高频解耦型阻尼器能帮助隔振平台减小高频传递率,改善高频隔振性能。试验结果验证了理论分析的正确性。     

人字齿行星传动系统非线性动力学特性分析

本文对船用人字齿封闭差动行星传动系统在空载或轻载工况下出现的倍频振动问题进行了非线性动力学特性分析。根据系统中太阳轮浮动的结构特性,结合实际工况,通过考虑齿轮间隙和重力作用,采用理论研究及数值仿真方法分析了系统在空载或轻载工况下输出轴转频的倍频及其谐频的频率响应成分问题。通过分析齿轮啮合存在的3种状态,得到了变形量函数并提出了啮合力表达式。数值计算结果表明:当系统处于空载或轻载工况时,输出轴会产生输入轴的多倍频及其谐频的频率响应成分,且与行星轮数量有直接关系,当输入扭矩增大时至重载时,输出轴的倍频响应成分消失。     

基于Persson接触理论的转子轮盘接触刚度的计算

目前对于分布式拉杆转子轮盘接触刚度的研究较多使用的是Hertz接触理论。Hertz接触理论把轮盘间的接触等效为微观微凸体弹性半球之间的接触过于理想化,不能精确地模拟轮盘接触的实际情况;且Hertz接触理论中弹性半球接触角大于30°时计算结果就会出现很大误差。基于Persson接触理论提出一种新的接触模型,优化了分布式拉杆转子轮盘接触刚度的求解方法。     

采用波动法研究有限尺寸加肋L型板结构的振动特性

本文采用波动方法研究有限尺寸加肋L型板结构的振动及其抑制问题。将有限尺寸方钢平板处理成平板结构弯曲和面内运动与方钢结构的弯扭运动和轴向运动的耦合连续模型，利用波动方法分析有限尺寸加肋L型板结构任意位置的动力学响应。数值结果表明，与有限元方法相比，波动法不仅可以准确地计算有限尺寸方钢平板结构的低频振动响应，而且能有效地计算其中高频振动响应。方钢布设在两板连接处，提高其抗扭刚度可提高减振效果；方钢布设于源板沿长度方向的三分之二位置处或靠近连接处的接受板上，具有较优的减振效果。