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对于带干摩擦阻尼叶片动力学分析的几点思考

对于带干摩擦阻尼叶片动力学分析的几点思考

具有干摩擦阻尼的叶片组振动的理论与实验研究

第五届全国连接结构动力学学术研讨会

作者：吴亚光范雨张大义李琳

带干摩擦阻尼叶片的振动属于含局部强非线性结构的动力学问题,摩擦面上非均匀的阻滞-滑移-分离接触行为显著增加了动力学分析的复杂性。建立兼顾精度与效率的带干摩擦阻尼叶片动力学分析方法有赖于两项关键技术的突破,一是准确描述摩擦... 详细信息

带干摩擦阻尼叶片的振动属于含局部强非线性结构的动力学问题,摩擦面上非均匀的阻滞-滑移-分离接触行为显著增加了动力学分析的复杂性。建立兼顾精度与效率的带干摩擦阻尼叶片动力学分析方法有赖于两项关键技术的突破,一是准确描述摩擦界面的非线性本构关系,二是高效求解非线性结构动力学方程。北航课题组经过十余年的积累,在上述两方面的研究中获得了一些经验,形成了一些新观点。摩擦界面层面:(1)采用分布式全三维接触模型描述叶冠摩擦面的界面力学本构是必要的,采用准三维接触模型会造成接触状态的误判,对界面等效刚度和阻尼的预测精度均会造成不可忽略的负面影响;(2)开展界面摩擦试验是校核界面接触模型参数的重要手段,试验时应准确再现服役条件的正压力载荷,相对位移与振动频率对接触参数的影响不大。结构动力学层面:(3)分析带缘板阻尼高压涡轮叶片的动力学特性时,纳入摩擦热是必要的,摩擦热传导可视为稳态传热过程,可造成界面升温超400度,在设计时应予以考虑,避免摩擦界面烧蚀、粘接,引起阻尼器性能衰减或失效;(4)采用多阶谐波平衡法分析带缘板阻尼涡轮叶片或带阻尼环叶盘等多体欠约束问题时,推荐采用动静解耦或刚体模态消除法,可解决因动态刚度矩阵不可逆而引入"接地弹簧"所导致的系统刚度失真问题,上述技术细节在文献中通常被回避;(5)解析雅可比矩阵与变量尺度缩放技术是提升基于多阶谐波平衡法的非线性模态与稳态响应求解稳定性的关键,非线性模态的计算对初值极其敏感,需进一步深入研究模态簇初值的选取方法。

关键词：叶片干摩擦阻尼摩擦热摩擦试验非线性模态

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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航空学报 1994年第11期15卷 1306-1314页

作者：任勇生朱德懋山西矿业学院测试技术研究所南京航空航天大学振动工程研究所

通过理论分析与实验研究，讨论带凸肩叶片的振动特性及其干摩擦阻尼效应。提出了适用于凸肩干摩擦的局部非线性特点的一种新的降阶方法，定义了无量纲干摩擦阻尼因子，用于度量干摩擦阻尼效果。最后，按照设计的实验方案，对带凸肩叶片... 详细信息

通过理论分析与实验研究，讨论带凸肩叶片的振动特性及其干摩擦阻尼效应。提出了适用于凸肩干摩擦的局部非线性特点的一种新的降阶方法，定义了无量纲干摩擦阻尼因子，用于度量干摩擦阻尼效果。最后，按照设计的实验方案，对带凸肩叶片组试件做了振动实验研究。

关键词：非线性振动干摩擦阻尼叶片航空发动机

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整体围带叶片干摩擦阻尼振动特性实验研究

中国电机工程学报 2010年第S1期30卷 110-116页

作者：吴君谈芦益张荻谢永慧西安交通大学能源与动力工程学院陕西省西安市710049

干摩擦装置常用于透平叶片以便于增加阻尼和减小振动应力。为了研究具有干摩擦阻尼结构叶片的振动特性,设计并建造了相应的实验台,采用激光测振仪和电涡流传感器等仪器测试了具有干摩擦阻尼围带结构叶片的振动特性,获得了不同围带正压... 详细信息

干摩擦装置常用于透平叶片以便于增加阻尼和减小振动应力。为了研究具有干摩擦阻尼结构叶片的振动特性,设计并建造了相应的实验台,采用激光测振仪和电涡流传感器等仪器测试了具有干摩擦阻尼围带结构叶片的振动特性,获得了不同围带正压力和激振力作用下叶片的振动频响曲线和模态阻尼比。实验结果表明:在一定的激振力作用下,叶片的共振频率随着围带正压力的增加而增大,其中存在一个最优围带正压力使叶片的共振响应幅值最小、模态阻尼比最大,从而达到最好的摩擦阻尼减振效果,并通过实验确定了叶片围带最优正压力的范围;此外,由于系统具有非线性特性的干摩擦阻尼,在一定的围带正压力作用下,叶片的共振频率随着激振力幅值的增加而降低,模态阻尼比随着激振力幅值的增加而增大。

关键词：叶片干摩擦阻尼实验研究最优正压力

微滑移离散模型及在干摩擦阻尼叶片振动分析中的应用

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机械科学与技术 2007年第10期26卷 1304-1307页

作者：徐自力常东锋上官博西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

建立了阻尼器干摩擦力微动滑移离散模型,该模型可以较好地描述摩擦界面粘滞-滑移共存状态和阻尼器因局部拉、压应变不同而产生的局部摩擦力方向的不同,适用于各种激振作用下的阻尼器动力学分析,克服了微动滑移解析模型仅适用于单谐波作... 详细信息

建立了阻尼器干摩擦力微动滑移离散模型,该模型可以较好地描述摩擦界面粘滞-滑移共存状态和阻尼器因局部拉、压应变不同而产生的局部摩擦力方向的不同,适用于各种激振作用下的阻尼器动力学分析,克服了微动滑移解析模型仅适用于单谐波作用力的局限。采用时域法对简化的凸肩干摩擦阻尼结构叶片系统进行了强迫振动响应分析,验证了微动滑移离散模型在阻尼叶片动力学分析中的可用性。

关键词：叶片微滑移离散模型干摩擦阻尼振动时域法

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单自由度金属橡胶隔振系统干摩擦阻尼的识别

机械设计 2004年第4期21卷 28-30页

作者：敖宏瑞姜洪源闫辉夏宇宏哈尔滨工业大学机电工程学院机械设计系黑龙江哈尔滨150001

小波变换方法在非线性识别领域得到了越来越多的应用。针对金属橡胶单自由度干摩擦阻尼隔振系统的非线性阻尼识别问题进行了研究。采用了常数变异的思想 ,基于K -B算法 ,对金属橡胶干摩擦阻尼系统进行了阻尼系数的识别。结果表明 ,运用... 详细信息

小波变换方法在非线性识别领域得到了越来越多的应用。针对金属橡胶单自由度干摩擦阻尼隔振系统的非线性阻尼识别问题进行了研究。采用了常数变异的思想 ,基于K -B算法 ,对金属橡胶干摩擦阻尼系统进行了阻尼系数的识别。结果表明 ,运用小波分析方法求解非线性阻尼系数是可行的。

关键词：单自由度金属橡胶隔振系统干摩擦阻尼小波变换识别阻尼系数

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弹簧振子在定常干摩擦阻尼作用下的振动

大学物理 2001年第6期20卷 17-21,33页

作者：卓士创董慎行徐州师范大学技术教育学院江苏徐州221011 苏州大学物理系江苏苏州215006

首先给出了弹簧振子在定常干摩擦阻尼作用下的振动微分方程 ,并通过分段求解 ,归纳出其在各个阶段的解的一般形式 ,然后分析了振动的基本规律 ,作出了振动的图象 .

关键词：干摩擦阻尼振动中心动平衡位置振幅衰减量静平衡区间弹簧振子

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汽轮机叶片干摩擦阻尼机理及其数学描述

汽轮机技术 1997年第6期39卷 345-349页

作者：季葆华王乐天袁奇孟庆集朱宝田西安交通大学电力工业部西安热工研究院

探讨了涡轮机叶片干摩擦阻尼的几个主要环节，研究了各个干摩擦阻尼环节的机理，并给出了阻尼力的表达式。通过分析得出，在涡轮机叶片中对叶片减振最有效的干摩擦阻尼方式是叶片围带、凸肩或叶片平台的干摩擦阻尼。

关键词：汽轮机叶片围带干摩擦阻尼

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具有干摩擦阻尼的汽轮机叶片振动分析

具有干摩擦阻尼的汽轮机叶片振动分析

作者：周代伟上海交通大学

学位级别：硕士

汽轮机叶片是汽轮机的关键零件,对于汽轮机的安全运行至关重要。叶片可能在因气流的周期性扰动力作用下发生异常振动,从而导致高周或低周疲劳失效。利用叶冠之间的干摩擦力产生的阻尼,是一种有效抑制叶片振动、降低叶片动应力的有效手... 详细信息

汽轮机叶片是汽轮机的关键零件,对于汽轮机的安全运行至关重要。叶片可能在因气流的周期性扰动力作用下发生异常振动,从而导致高周或低周疲劳失效。利用叶冠之间的干摩擦力产生的阻尼,是一种有效抑制叶片振动、降低叶片动应力的有效手段。因此研究叶冠干摩擦阻尼的减振机理十分必要。本文围绕汽轮机中带阻尼减振装置（此处指叶冠）叶片的固有振动特性及动力响应特性,开展了以下工作: （1）用有限元法计算了平行冠叶片的固有振动特性。计算了某汽轮机中压第一级和第十三级动叶片在不同载荷条件下的固有频率。在工作载荷下,这两种叶片的周向一弯固有频率分别为:1027.2Hz和199.66Hz,计算结果同实验结果非常接近。（2）计算了锯齿冠叶片的固有振动特性。利用ANSYS软件非线性接触的功能,计算了锯齿冠在不同转速下的接触应力和接触区域的变化。计算结果表明:在零转速和100%工作转速下的周向一弯固有频率分别为100.9Hz和139.7Hz,在35%工作转速附近叶冠之间开始发生接触,叶片可能在此转速以后呈现整圈振动特性。（3）建立了带冠叶片的干摩擦阻尼模型,将叶冠接触面之间的干摩擦力变换为等效刚度和等效阻尼。根据该模型进行了算例验证,本文计算结果同相关文献的计算结果对比表明:本文建立的干摩擦阻尼模型和计算方法是正确有效的。（4）计算了平行冠和锯齿冠叶片的谐响应特性。编制fortran程序和命令流文件,可用于自动构造接触区域的阻尼矩阵和刚度矩阵,并计算了考虑干摩擦阻尼作用下叶片动应力,与未考虑干摩擦阻尼的计算结果相比,动应力下降了约50%。

关键词：叶片干摩擦阻尼有限元动应力

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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带冠叶盘干摩擦阻尼减振特性研究

带冠叶盘干摩擦阻尼减振特性研究

作者：陈俊杰南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着航空工业的发展,对发动机推重比等性能的要求越来越高。因此,发动机的涡轮前温度也越来越高,对涡轮的材料、结构等的设计需求更加重要。涡轮叶片在高温高压气流中,产生的振动易导致结构疲劳和断裂。叶片的振动可以通过干摩擦阻尼结... 详细信息

随着航空工业的发展,对发动机推重比等性能的要求越来越高。因此,发动机的涡轮前温度也越来越高,对涡轮的材料、结构等的设计需求更加重要。涡轮叶片在高温高压气流中,产生的振动易导致结构疲劳和断裂。叶片的振动可以通过干摩擦阻尼结构来抑制,叶冠、凸肩、缘板等结构不但简单有效,而且效果显著。深入研究叶片及叶盘结构的振动特性,研究叶冠干摩擦阻尼结构在降低叶片共振幅值,改变叶片共振频率方面的规律,具有极其重要的理论意义和实际意义。本文运用有限元的方法,建立三维B-B(Blade to Blade)干摩擦模型,同时编制叶盘结构的振动响应分析程序。运用程序对不同叶盘结构进行理论计算,分析不同参数对带冠叶盘结构振动特性的影响规律。研究了新的干摩擦模型下,带冠叶片组及叶盘整体系统的减振特性。本文的主要工作如下:(1)在三维整体-局部统一滑动模型的基础上,将干摩擦阻尼模型从B-G(Blade to Ground)模型拓展到B-B(Blade to Blade)模型。(2)将干摩擦阻尼等效为平方阻尼,引入非线性因素,并推导了运用此方案时的新的等效刚度和等效阻尼,将其应用到振动响应分析程序中。(3)利用ANSYS软件的谐响应分析功能,结合VC++和APDL语言,编写了对应于不同叶片、叶盘的振动响应分析程序。对平行冠叶片组、锯齿冠叶片组及锯齿冠叶盘扇区进行算例分析,分析其干摩擦阻尼减振特性。(4)改进了实验方案,运用激光测振的方法,对45°锯齿冠叶片进行了减振实验,提高了振动响应的测量精度,并获得了45°锯齿冠叶片的干摩擦阻尼减振特性,为理论计算准备了参考依据。(5)建立了锯齿冠叶盘系统的有限元模型,应用了循环对称的求解方法,同时编写了基于这种方法的振动响应分析程序,对45°锯齿冠叶盘系统进行了减振特性分析。

关键词：叶片组叶盘双边干摩擦阻尼减振特性