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旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向

力学学报 2016年第1期48卷 173-180页

作者：方建士章定国南京工程学院材料工程学院南京211167 南京理工大学理学院南京210094

对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的... 详细信息

对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的所有项.研究表明,高次耦合模型不仅适用于小变形问题,而且还适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理大变形问题上的不足.旋转悬臂薄板相邻两阶模态间既有柔和的频率转向现象也有剧烈的频率转向现象.柔和的频率转向伴随着的振型转换的过程是连续的,而剧烈的频率转向伴随着的振型转换的过程则是不连续的.相隔多阶模态间存在传递性频率转向,并伴随着振型转移.

关键词：旋转薄板高次耦合模型动力学频率转向振型转换

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裂纹叶片频率转向和振型转换特性研究

推进技术 2015年第4期36卷 614-621页

作者：崔韦王建军北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

基于有限元法对裂纹悬臂平板叶片的频率转向和振型转换特性进行了线性和非线性研究。首先使用张开型裂纹模型通过线性模态分析研究了裂纹长度变化引起的频率转向和振型转换问题,使用模态置信因子定量分析了频率转向区内振型的渐变过程... 详细信息

基于有限元法对裂纹悬臂平板叶片的频率转向和振型转换特性进行了线性和非线性研究。首先使用张开型裂纹模型通过线性模态分析研究了裂纹长度变化引起的频率转向和振型转换问题,使用模态置信因子定量分析了频率转向区内振型的渐变过程。而后考虑裂纹闭合效应,建立了裂纹平板的双线性模型,使用张开型和闭合型模型线性分析结果计算得到双线性频率,其中张开型和闭合型裂纹振型通过模态相关性分析进行匹配。计算了裂纹叶片双线性频率,分析了非线性频率转向特性与线性分析结果的差异。最后使用接触有限元模型瞬态响应扫频计算得到非线性共振频率,对张开型模型和双线性模型在典型弯曲、扭转和面内弯曲模态的共振频率进行了验证。

关键词：裂纹叶片频率转向振型转换模态分析双线性频率模态置信因子

裂纹参数对航空发动机叶片频率转向特性影响研究

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振动与冲击 2014年第20期33卷 7-11页

作者：张俊红杨硕刘海林杰威天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 中国汽车技术研究中心天津300162

针对叶片运行中产生的疲劳裂纹会改变航空发动机振动特性及其频率转向、振型转换问题,建立航空发动机叶片有限元模型,基于结构模态振动理论研究裂纹参数,包括裂纹长度、裂纹位置变化对叶片固有振动及受迫振动特性影响;讨论频率转向区附... 详细信息

针对叶片运行中产生的疲劳裂纹会改变航空发动机振动特性及其频率转向、振型转换问题,建立航空发动机叶片有限元模型,基于结构模态振动理论研究裂纹参数,包括裂纹长度、裂纹位置变化对叶片固有振动及受迫振动特性影响;讨论频率转向区附近频率、振型变化规律。结果表明,裂纹长度、位置变化会逐渐改变叶片频率及振型,出现复杂的频率转向、模态耦合及振型转换特性,导致叶片同阶振动模态在不同裂纹长度、位置时具有不同的模态振型。

关键词：航空发动机叶片裂纹振动特性频率转向振型转换

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叶盘系统频率转向与模态耦合特性分析

航空动力学报 2008年第12期23卷 2214-2218页

作者：王红建贺尔铭赵志彬西北工业大学航空学院西安710072

叶盘系统频率转向现象是系统模态间相互耦合的结果,并在较大程度上影响系统的振动特性.本文以系统模态能量的角度,从叶盘系统特征方程中导出各子模态能量的表达式,并利用集中参数模型,系统地研究了叶盘系统频率转向特性与系统模态中各... 详细信息

叶盘系统频率转向现象是系统模态间相互耦合的结果,并在较大程度上影响系统的振动特性.本文以系统模态能量的角度,从叶盘系统特征方程中导出各子模态能量的表达式,并利用集中参数模型,系统地研究了叶盘系统频率转向特性与系统模态中各子模态能量的变化规律.通过研究叶盘模态耦合能量的变化特性,较为全面地分析和总结了系统频率转向与各子模态能量变化之间的内在联系.

关键词：叶盘系统频率转向模态耦合模态能量特性分析

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高速动车组车辆系统刚体模态频率转向研究

铁道科学与工程学报 2023年第12期20卷 4473-4483页

作者：刘广宇宫岛周劲松任利惠王泽根张展飞邓新孙维光尤泰文同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

高速动车组车辆系统模态空间内模态参数演进规律是车辆系统物理空间中响应特性变化的基因。基于局部寻优算法,以车辆系统复模态振型的欧式贴近度为度量指标,提出车辆系统自适应模态连续追踪方法。建立高速动车组车辆系统23自由度动力学... 详细信息

高速动车组车辆系统模态空间内模态参数演进规律是车辆系统物理空间中响应特性变化的基因。基于局部寻优算法,以车辆系统复模态振型的欧式贴近度为度量指标,提出车辆系统自适应模态连续追踪方法。建立高速动车组车辆系统23自由度动力学模型,对车辆系统模态参数随运行速度变化的演进规律开展研究,并通过虚拟激励法求解系统响应,进一步探讨模态空间中模态参数的演进与物理空间中的多模态耦合响应特性的映射关系。结果表明:所提出的模态追踪方法可依据复模态振型的欧式贴近度自适应速度步长,准确清晰地追踪车辆系统各阶模态;随着速度的提高,以转向架蛇行运动振型为主的模态频率提升至接近以车体下心滚摆和上心滚摆振型为主的模态频率时,模态频率曲线间并未出现交叉,而发生了先趋于集中而后转向分离的“频率转向”现象;车体横向振动的功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)在低频处的幅值明显增大,所对应的频率分别接近于频率转向前车体的下、上心滚摆频率;在频率转向区中,发生“频率转向”的2阶模态振型均主要表现为2阶振型的耦合形态,且其中1阶模态的阻尼比降低,使得耦合模态对应的系统物理响应明显放大,即转向架蛇行和车体下(上)心滚摆耦合模态响应显著增大;平稳性分析结果表明,在频率转向区处高速动车组车辆系统运行平稳性出现明显劣化。研究成果可为轨道车辆模态参数设计和运营速度规划提供参考。

关键词：高速动车组欧式贴近度局部寻优算法模态追踪频率转向虚拟激励法多模态耦合响应

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航空发动机叶片“频率转向”特性研究

西北工业大学学报 2009年第2期27卷 269-273页

作者：任兴民南国防秦洁杨永锋何为西北工业大学振动工程研究所陕西西安710072

针对航空发动机叶片的结构和运行特点,基于薄板弯曲理论,采用梁函数组合法推导了在变转速状态下悬臂板频率和振型的解析解一般表达式,研究了叶片在离心力作用下的"频率转向"特性和模态振型的变化规律,分析叶片展弦比对"频率转向"特性和... 详细信息

针对航空发动机叶片的结构和运行特点,基于薄板弯曲理论,采用梁函数组合法推导了在变转速状态下悬臂板频率和振型的解析解一般表达式,研究了叶片在离心力作用下的"频率转向"特性和模态振型的变化规律,分析叶片展弦比对"频率转向"特性和模态振型的影响规律,较为详细地讨论了在"动频交叉点"叶片的模态振型。仿真结果表明,在叶片的动频曲线相交点处,相同厚度、相同长度的叶片,展弦比较大叶片的动频曲线交点对应的转速和频率较大;孤立的弯曲模态、扭转模态不会与其它模态耦合而导致频率转向。

关键词：航空发动机旋转叶片频率转向振型

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叶盘结构频率转向特征及失谐敏感性实验研究

中国机械工程 2013年第1期24卷 73-77页

作者：赵志彬贺尔铭王红建陈熠西北工业大学西安710072

搭建了用于失谐叶盘结构固有特性及失谐敏感性研究的实验平台,对谐调叶盘结构的频率转向现象进行了实验研究,验证了以往理论分析和有限元仿真中发现的频率转向特征和模态振型转换现象;通过在叶尖粘贴不同的质量块,模拟了三种典型的叶片... 详细信息

搭建了用于失谐叶盘结构固有特性及失谐敏感性研究的实验平台,对谐调叶盘结构的频率转向现象进行了实验研究,验证了以往理论分析和有限元仿真中发现的频率转向特征和模态振型转换现象;通过在叶尖粘贴不同的质量块,模拟了三种典型的叶片失谐形式,实验研究了失谐叶盘结构的模态局部化问题;针对同一叶片失谐形式下不同的模态密度区域,实验研究了模态密度对失谐敏感性的影响规律。实验结果与有限元实验仿真结果吻合较好。

关键词：叶盘结构频率转向模态局部化模态密度失谐敏感性

叶盘振动失谐敏感性与频率转向特性内在关系研究

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机械科学与技术 2010年第12期29卷 1606-1611页

作者：赵志彬贺尔铭王红建西北工业大学航空学院西安710072

叶盘结构频率转向现象是叶片模态与轮盘模态间相互耦合的结果,它直接影响着叶盘结构受迫振动响应对叶片失谐的敏感性。笔者基于真实叶盘结构的有限元模型,针对不同的叶片刚度失谐,分析了谐调叶盘、失谐叶盘受迫振动响应中各叶片的最大... 详细信息

叶盘结构频率转向现象是叶片模态与轮盘模态间相互耦合的结果,它直接影响着叶盘结构受迫振动响应对叶片失谐的敏感性。笔者基于真实叶盘结构的有限元模型,针对不同的叶片刚度失谐,分析了谐调叶盘、失谐叶盘受迫振动响应中各叶片的最大振动能量及叶片振动能量分布的局部化程度,研究了叶盘结构频率转向曲线上的不同位置、激振力频率及叶盘受迫振动响应对叶片失谐的敏感性三者之间的内在关系。研究结果表明,当激振力频率在频率转向点附近时,叶盘受迫振动响应对叶片失谐最敏感。最后,笔者给出了频率转向曲线上的不同位置与叶盘振动对叶片失谐敏感性强弱间的对应关系图。

关键词：叶盘结构频率转向失谐敏感性受迫振动局部化

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硬涂层整体叶盘频率转向特性研究

机床与液压 2023年第5期51卷 154-158页

作者：杨铮鑫郑伟孙荣城党鹏飞沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

硬涂层减振是一种极具应用前景的减振技术,被广泛应用于整体叶盘阻尼减振,研究旋转硬涂层整体叶盘频率转向特性具有重要意义。针对NiCoCrAlY+YSZ硬涂层整体叶盘减缩结构建立有限元模型,研究工作状态下硬涂层整体叶盘模态动频曲线两阶模... 详细信息

硬涂层减振是一种极具应用前景的减振技术,被广泛应用于整体叶盘阻尼减振,研究旋转硬涂层整体叶盘频率转向特性具有重要意义。针对NiCoCrAlY+YSZ硬涂层整体叶盘减缩结构建立有限元模型,研究工作状态下硬涂层整体叶盘模态动频曲线两阶模态间频率转向和振型转换特性,和高阶模态间复杂的频率转向特性及硬涂层对整体叶盘频率转向和振型转换特性的影响。仿真结果表明:频率转向区附近转速n=600 rad/s时,无涂层整体叶盘第5阶和第6阶固有频率差值为15.14 Hz,硬涂层整体叶盘第5阶和第6阶固有频率差值为14.04 Hz,频率转向区附近固有频率变化率为7.26%;硬涂层的涂敷不会影响频率转向现象的发生,但改变了两阶模态间频率转向区动频曲线间隙,对频率转向区处模态振型无影响。

关键词：硬涂层整体叶盘子结构模态综合法频率转向振型转换