通过总结非线性动力学系统现有部分成果,给出了非线性共振的含义及其计算方法。结合课题组在航空发动机转子系统非线性动力学研究领域的部分研究成果,以滚动轴承转子系统的VC共振、Duffing系统的亚谐共振、含裂纹、碰摩等故障转子系统的共振以及双转子系统的组合共振为算例,给出了具体工程问题的分析过程,并提出了非线性振动系统工作频率和工作...
航空发动机快变信号特征提取是航空发动机健康监测与故障诊断的关键技术之一。针对航空发动机快变信号特征提取需求及其瞬时频率快变的特点,提出了匹配同步压缩变换方法。构造了匹配快变信号调频结构的瞬时频率估计算子,能同时考虑快变信号时频能量随频率和时间方向的分布,从而提高快变信号时频表示的能量聚集性,提升航空发动机快变信号提取能力...
航空发动机叶片脱落(Fan blade out,FBO)的研究是在整机结构可靠性及安全性设计阶段必须解决的重要问题.涡扇叶片由于疲劳断裂或外物撞击而断裂,转子系统在巨大不平衡力作用下产生较大涡动,进而使得叶片的尖端与机匣发生碰撞及摩擦等.保留涡扇叶片进行瞬态动力学分析是创新点,具体思路是将FBO问题分成三部分进行分析,首先是研究多支撑变截面转轴...
通过压气机/风扇流道中声模态产生机理分析,阐述了压气机/风扇效率与声模态之间的联系,探索基于声模态的航空发动机气路故障的诊断方法。基于奇异值分解理论,提出了一种声模态信号的提取方法,并通过某风扇试验器试验数据处理,成功绘制出了声模态时序图。根据声模态时序图的波峰、波谷分布,辨识出该风扇在亚音速工作范围内既有前行声模态,又有后...
选择定向凝固镍基高温合金DZ125为研究对象,选用紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样,并根据ASTM-E647标准采用卸载柔度法分别开展室温以及高温(760℃、850℃)条件下的疲劳裂纹扩展试验。主要研究了温度以及材料取向对于裂纹扩展速率的影响,试验结果表明:高温使得裂纹扩展速率明显增加;但材料取向在高温下对裂纹扩展速率的影响较弱。同时高温导致...
齿轮传动涡扇(Geared turbofan,GTF)发动机作为绿色航空动力的代表机型,在降低耗油率、噪声、减少污染物排放等诸多方面具有突出优势。以完善我国关于GTF发动机知识参考、引起国内学者关注该技术研究为目的,详细介绍了GTF发动机的发展背景和研究现状,以求抛砖引玉之效。重点针对其关键部件-行星齿轮传动系统的动力学问题,包括系统建模、动特性及...
叶端定时(Blade tip timing,BTT)是一项具有应用前景的非接触式叶片振动在线监测技术,已有的BTT测量系统需要配备参考传感器来测量转速和提供时间基准。但航空发动机结构复杂及安装空间等限制,造成参考传感器安装困难,导致现有的BTT测量方法无法正常使用。针对无参考传感器叶片同步振动BTT测量及参数辨识方法展开研究,基于改进双参数法,在利用三...
针对航空发动机叶片掉角故障,提出了一种采用叶片模拟试件进行高阶弯扭复合共振开展疲劳机理试验研究的方法。通过有限元模态分析,优化设计了一种方形平板叶片模拟试件,开展了高阶弯扭复合共振疲劳试验研究,验证了试件模拟叶片掉角故障的可行性。结果表明:模拟试件在"双扭弯曲复合"振型下进行共振试验可模拟引起掉角故障的高阶弯扭复合振型。在...
考虑球轴承的非线性支承力和联轴器不对中的影响,建立含套齿联轴器的偏盘转子系统动力学模型,研究系统在转子不平衡激励和联轴器不对中激励共同作用下的非线性响应特性。针对具有分段和分数指数强非线性特性的动力学方程,采用谐波平衡法-时频域转换技术(HB-AFT)求得系统的周期解,并与数值积分结果进行对比,证明HB-AFT方法的有效性。结合弧长延拓...
通过对某型航空发动机压气机转子叶片外物损伤数据进行深入分析,揭示出损伤类型、缺口尺寸和位置沿压气机轴向和径向的分布规律。研究结果表明:在缺口、撕裂、凹坑和卷曲四类典型损伤中,缺口损伤所占的比重最大;低压压气机损伤率较高,且各级叶片损伤率随压气机级数的增加呈现下降趋势,高压压气机各级叶片中,各损伤类型表现出显著差异性,该特点与...
航空事故数据显示,航空发动机运行可靠性已成为飞行安全的决定性因素之一,及时有效的发现并排除结构缺陷有着非常重大的实际价值。为了给损伤识别研究提供必要基础,提出一种可行的结构裂纹预制方法。为此,首先对模拟件中V型缺口根部应力奇异性分布特征进行了理论分析;其次,根据载荷条件和几何特征提出载荷等效方法,并进行了...
裂纹在航空发动机热端部件服役过程中不可避免,裂纹行为的准确预测对于服役安全和寿命管理具有重要意义,针对热端部件上三维裂纹行为特征的研究有着巨大需求。面向航空发动机热端部件结构,对复杂几何和应力状态下的三维裂纹的理论从数值应用方面进行了系统总结,并对数值分析中应用的关键技术进行了研究。通过对各型裂纹应力强度因子分量的求解,...
旋转叶片是航空发动机的核心部件,长期工作在复杂的工况下承受交变应力,容易产生振动而导致疲劳失效,因此在线监测叶片振动对发动机运行安全具有十分重要的工程意义。针对传统的接触式应变法无法同时测量所有叶片振动且布线复杂存在安全隐患的问题,采用叶端定时(Blade tip-timing,BTT)非接触方法对叶片振动进行实时在线监测。但是BTT测量信号受...
涡轮叶片是航空发动机工作条件最为恶劣的热端部件,其工作性能的优劣决定着整机能否高效、安全、可靠工作。涡轮叶片在服役过程中不可避免地形成各类损伤,由于涡轮叶片制造复杂、造价昂贵,因此对涡轮叶片的服役损伤进行分析和梳理,使涡轮叶片得到安全可靠且充分有效的使用,具有重要的经济价值。利用金相观察、SEM分析和EDS分析等方法对某型航空...
3D打印在现代医学、高端制造领域应用广泛。现有的3D打印尚难以满足复杂形态的成形精度和效率需求。为此,本文提出了基于双倾斜度概率(Dual Inclinations Probability,DIP)的流形模型3D打印层切优化方法,DIP模型同时考虑了层切面倾斜和增厚方向倾斜的双重因素,以表征丝杠螺母运动副旋合误差、反向旋合背隙、伺服系统热效应等不确定因素。先构建...
针对目前飞行器仪器支架对轻量化、快速开发及结构优化的要求,提出使用选择性激光烧结(SLS)工艺制备轻质复合材料仪器支架,并对其性能进行了综合评估。根据飞行器仪器支架的使用环境,首先对SLS制备短切碳纤维增强尼龙复合材料(CF/PA12)进行了工艺优化并详细研究了复合材料的力学性能、热性能及动态热力学性能,试验结果表明,SLS制备的CF/PA12复合...
针对现有连续轨迹插补算法在加工过程中会出现法向加速度和轨迹误差超限现象,导致加工效率及加工精度低等问题。为此,提出一种基于综合多约束条件(Comprehensive multi-constraints,CMC)和前瞻技术的优化连续轨迹前瞻算法。该算法先用弓高误差和法向加速度作为约束限制圆弧加工的最大进给速度;综合运动矢量关系、系统动力学性能和轨迹段长等约束...
针对现有对多行设备布局研究中预先固定布置行数和未考虑行间距约束的不足,在满足最小间隙约束条件下,构建了优化物料流成本、布局行数和布局占地面积的多目标多行设备布局模型,并运用数学规划软件Lingo对模型进行了精确求解。基于所提问题的多目标、多约束、混合优化特性,提出一种基于Pareto解集的多目标差分进化算法和线性规划混合优化方法。...
由平面薄片直接变形获得3D形状已经成为一种极具前景的设计方法,其为生物技术、驱动器、传感器和工程中复杂超材料的制造提供了新的手段。目前各类研究平面变形生成三维结构的方法中仍存在诸如加工材料昂贵、工艺控制繁琐和难以独立操作的限制。考虑到正面光聚合过程中光敏树脂的聚合特性,展示一种利用光固化过程中不匹配应力驱动平面到曲面形状...
螺旋槽几何结构是影响钻头切削性能和微孔加工质量的重要因素。螺旋槽形状主要取决于刃磨参数、砂轮形状参数以及砂轮位置参数,通过调整砂轮的形状与位置参数即可以获得所需的螺旋槽形状。通过分析砂轮和螺旋槽之间的相对运动关系,建立微细钻头螺旋槽型的刃磨数学模型,并基于Matlab软件对螺旋槽刃磨截形进行了数值仿真,分析了砂轮形状与位置参数...
碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)以其轻质、高强等优点,已成为高端装备的优选材料。该材料在固化成型之后,仍需大量的边缘、盲窗口、异形轮廓等铣削加工以满足连接装配要求。然而,这类材料极易在表面产生毛刺、撕裂等加工损伤,严重影响构件的承载性能。阐明铣削加工中CFRP表层损伤的形成机制,用以指导铣削工艺...
为揭示碳化硅陶瓷超声振动辅助磨削材料去除特性,开展了光滑粒子流体动力学(SPH)单颗金刚石磨粒划擦仿真模拟,同时构建了超声振动划擦试验台,进行了单点金刚石超声振动划擦试验研究。结果发现:超声振动划擦中,材料去除根据切深的不同分为断续切削模式及连续切削模式;无超声作用划擦中的材料仅存在连续切削去除模式;超声振动作用的碳化硅陶瓷延性...
针对镍基高温合金磨削时磨削区因砂轮气障效应引起的过热问题,提出采用加压式内冷却磨削方法,鉴于砂轮内流道结构影响磨削液的流动特性和砂轮的磨削性能,同时考虑流道加工工艺和砂轮旋转时离心力的影响,设计直线型和弧线型两种内流道结构。利用计算流体动力学方法分析了流道结构对磨削区流场的影响,表明弧线型流道结构下磨削区的流体速度和分布...
针对钛合金等航空难加工材料,提出采用纵扭复合超声振动辅助铣削的加工方法以实现压应力抗疲劳制造。根据侧铣-顺铣加工特性,基于热力耦合作用建立了钛合金铣削等效三维有限元仿真模型,有效提高了计算效率,实现了刀具作为载体的纵扭超声振动仿真。根据铣削残余应力的形成机理,通过机械应力和热应力的加载-释放,完成了加工残余应力的仿真。利用所...
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