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连接刚度对调频型颗粒阻尼器减震控制效果影响研究

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振动与冲击 2018年第3期37卷 1-7页

作者：闫维明王瑾许维炳彭凌云张奎北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

为明确连接刚度对调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,TPD)减震控制效果的影响,确定实际可用的较优的阻尼器连接刚度范围,设计制作了某钢筋混凝土框架结构1∶30缩尺试验模型及可用于该试验模型的调频型颗粒阻尼器,设计了不同的TPD... 详细信息

为明确连接刚度对调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper,TPD)减震控制效果的影响,确定实际可用的较优的阻尼器连接刚度范围,设计制作了某钢筋混凝土框架结构1∶30缩尺试验模型及可用于该试验模型的调频型颗粒阻尼器,设计了不同的TPD连接刚度,通过系列振动台试验研究了连接刚度对该型阻尼器减震控制效果的影响。结果表明:合理设计的TPD能有效降低地震荷载作用下结构的位移响应;TPD与受控结构的连接刚度对TPD减震控制效果影响显著,TPD自振频率与结构控制方向基频之比在0.90~1.10内,TPD减震效果较优。

关键词：调频型颗粒阻尼器振动台试验连接刚度设计应用方法

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包带装置轴向连接刚度计算与分析

振动与冲击 2021年第19期40卷 172-179页

作者：康士朋楼云锋王添翼丁齐林王小卫上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天精密机械研究所上海201106

提出了一种包带连接刚度计算方法,在考虑对接框变形基础上,增加了包带装置(CBD)夹块变形的影响,并通过有限元计算结果对数值计算结果进行修正,通过开展试验对该方法进行验证,将该方法计算得到结果与试验结果进行对比,计算偏差为3.1%,验... 详细信息

提出了一种包带连接刚度计算方法,在考虑对接框变形基础上,增加了包带装置(CBD)夹块变形的影响,并通过有限元计算结果对数值计算结果进行修正,通过开展试验对该方法进行验证,将该方法计算得到结果与试验结果进行对比,计算偏差为3.1%,验证了该方法的正确性。基于该方法,对夹块变形对包带连接刚度的影响进行分析,研究表明:对接框变形是影响包带连接刚度的最主要因素,但考虑夹块变形影响可以提高计算准确度;进一步对工程中通过提高包带预紧力来提高包带连接刚度的做法进行定量分析,算例结果表明提高包带预紧力对提高包带连接刚度具有明显非线性特性:包带预紧力增加10%以内,包带连接刚度同等比例增加;包带预紧力增加10%~30%,包带连接刚度只增加10%~20%左右;包带预紧力增加超过30%后,再增加预紧力则不能提高包带连接刚度。

关键词：包带装置(CBD) 连接刚度预紧力刚度试验

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基于接触分析的螺栓连接刚度计算及模态验证

国外电子测量技术 2022年第3期41卷 45-51页

作者：陈磊磊贺旭东陈怀海南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

在考虑螺栓预紧力和连接界面接触的情况下,将连接结构分成螺栓预紧力作用的主区域和界面因螺栓连接而发生接触效应的接触面副区域两部分,然后结合赫兹接触理论和M-B分形模型,分别建立了两部分区域螺栓连接的法向刚度和切向刚度计算模型... 详细信息

在考虑螺栓预紧力和连接界面接触的情况下,将连接结构分成螺栓预紧力作用的主区域和界面因螺栓连接而发生接触效应的接触面副区域两部分,然后结合赫兹接触理论和M-B分形模型,分别建立了两部分区域螺栓连接的法向刚度和切向刚度计算模型。该刚度计算模型结合薄层单元可应用于结构的有限元建模。通过对不同螺栓连接形式的梁和板模型以及舱段圆筒模型进行有限元建模及动力学仿真,仿真模态分析结果与实测模态实验结果对比,最大误差小于6%。验证结果表明了该螺栓连接刚度计算模型的有效性。

关键词：螺栓连接连接刚度赫兹接触理论 M-B分形模型薄层单元

燃气轮机周向拉杆转子连接刚度对转子振动特性影响的研究

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推进技术 2021年第5期42卷 1138-1147页

作者：张帆冯引利郭宝亭李佳琦中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为研究燃气轮机周向分布式拉杆转子轮盘间存在的连接刚度对轴系转子振动特性产生的影响,提出一种基于六自由度的弹簧单元等效方法。首先,将轮盘接触刚度与拉杆弯曲刚度同时等效进连接界面,便于使用一维梁单元求解其临界转速与振动响应变... 详细信息

为研究燃气轮机周向分布式拉杆转子轮盘间存在的连接刚度对轴系转子振动特性产生的影响,提出一种基于六自由度的弹簧单元等效方法。首先,将轮盘接触刚度与拉杆弯曲刚度同时等效进连接界面,便于使用一维梁单元求解其临界转速与振动响应变化,验证其与全三维有限元法吻合度在3%以内。然后,改写了非线性动力学方程,采用谐波平衡法对其进行求解,使用经典Newmark方法验证其准确性。最后,使用该等效方法计算了某模拟转子连接刚度对其临界转速、响应特性、非线性特性等的影响。计算结果表明:当连接面剪切刚度与弯曲刚度减小3个数量级时,均造成了临界转速的降低和振动响应的提高,而其影响程度可由各阶振型大致推测,且响应幅值受剪切刚度影响较大;使用临界转速趋于收敛时的连接刚度与试验值的对比误差连接刚度各向异性时,每一阶临界转速均出现两个响应峰值,轴心轨迹变成椭圆;考虑刚度随位移变化(非线性刚度)后,转子的响应峰值发生“歪扭”特性,且该峰值特征随不平衡量、无量纲阻尼等因素变化而呈现“波浪形”变化。

关键词：周向拉杆转子连接刚度非线性特征临界转速振动特性

梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究

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建筑结构学报 2016年第2期37卷 63-72页

作者：刘学春林娜张爱林徐阿新北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心北京100024

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破... 详细信息

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破坏模式等影响较大,应按照节点实际连接刚度计算;对斜支撑框架的受力性能影响较小,可以按照节点刚性连接进行计算;对30层整体结构的影响与无斜支撑梁柱螺栓连接节点占总节点的比率有关,当比率小于4.2%且梁柱节点转动刚度达到3×10~4k N·m·rad^(-1)以上时,可以按照节点刚性连接假定进行结构整体设计分析,无需修正。当不满足上述要求时,提出了先将梁柱螺栓连接节点简化为刚性连接计算,再对结构位移、周期、构件承载力等进行修正的简化分析方法。文中研究结果可为该结构体系的设计提供参考。

关键词：装配式斜支撑钢框架结构梁柱螺栓连接节点有限元分析连接刚度简化分析方法

考虑螺栓连接刚度不确定性的带法兰-圆柱壳结构频响函数分析

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振动工程学报 2020年第3期33卷 517-524页

作者：李坤曾劲于明月马辉柴清东东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

提出了一种利用Chebyshev多项式代理模型来分析螺栓连接带法兰-圆柱壳结构频响函数不确定性的区间分析法。首先,利用8节点退化壳单元,通过有限元方法建立了带法兰-圆柱壳结构的动力学模型,从而求解系统的频响函数,并与实验测试的频响函... 详细信息

提出了一种利用Chebyshev多项式代理模型来分析螺栓连接带法兰-圆柱壳结构频响函数不确定性的区间分析法。首先,利用8节点退化壳单元,通过有限元方法建立了带法兰-圆柱壳结构的动力学模型,从而求解系统的频响函数,并与实验测试的频响函数进行对比,验证了所建模型的有效性。然后,基于区间分析法建立了含区间参数的频响函数Chebyshev多项式代理模型。最后,考虑法兰处螺栓连接刚度不确定性,得到了单方向和多方向的连接刚度存在不确定性时的频响函数区间范围,并通过Monte-Carlo抽样法进行了验证。研究结果表明:Chebyshev多项式代理模型具有较高的求解精度和计算效率,轴向连接刚度不确定性对系统的频响函数影响最大;螺栓连接刚度不确定性主要导致频响函数在系统第1阶和第3阶固有频率处形成较宽的共振带。

关键词：圆柱壳连接刚度不确定性区间分析法频响函数

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箭体结构连接刚度影响因素研究

中国机械工程 2018年第16期29卷 1947-1951页

作者：李操商显扬周鑫冷月北京宇航系统工程研究所北京100076

火箭舱段对接面的连接刚度是影响飞行安全性的重要因素之一,同时由于运载能力的约束,箭体结构设计过程中对质量的要求较为严格。通过有限元仿真分析,对箭体结构舱段对接面连接刚度的影响因素即连接螺栓预紧力、对接件厚度、螺栓分布等... 详细信息

火箭舱段对接面的连接刚度是影响飞行安全性的重要因素之一,同时由于运载能力的约束,箭体结构设计过程中对质量的要求较为严格。通过有限元仿真分析,对箭体结构舱段对接面连接刚度的影响因素即连接螺栓预紧力、对接件厚度、螺栓分布等进行了分析研究,得出了各因素对刚度影响的规律,为后续箭体结构对接面的设计工作提供参考。

关键词：火箭连接刚度影响因素仿真分析

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连接刚度对船舶减振支架振动疲劳寿命的影响

江苏科技大学学报（自然科学版） 2018年第4期32卷 472-476,502页

作者：张晓飞李良碧谷晓梅陆军军事交通学院镇江校区镇江212003 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

当船舶动力设备受到各种交变载荷的作用时,易导致其支撑结构发生振动,从而失效甚至破坏.但目前对船舶减振支架结构的振动疲劳和弹性体刚度对其影响的研究较少.文中建立了船舶减振支架的有限元分析模型,对其进行模态分析和频率响应分析,... 详细信息

当船舶动力设备受到各种交变载荷的作用时,易导致其支撑结构发生振动,从而失效甚至破坏.但目前对船舶减振支架结构的振动疲劳和弹性体刚度对其影响的研究较少.文中建立了船舶减振支架的有限元分析模型,对其进行模态分析和频率响应分析,然后基于功率谱密度法对该支架结构进行了振动疲劳分析.通过改变连接齿轮箱与支架的弹性体刚度,来分析其对减振支架结构振动疲劳寿命的影响.由分析可知,连接齿轮箱与支架的弹性体刚度对船舶减振支架结构的振动疲劳寿命有较大影响,并得出了支架刚度与寿命之间的关系,为更加合理可靠地进行结构振动疲劳寿命分析提供了相关理论依据.

关键词：船舶减振支架振动疲劳连接刚度

燃气轮机周向拉杆转子连接刚度对轴系转子动力学特性影响的研究

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燃气轮机周向拉杆转子连接刚度对轴系转子动力学特性影响的研究

作者：张帆中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)

学位级别：硕士

拉杆转子因其低重量、高强度、易于拆装等优势,广泛应用于航空发动机及重型燃气轮机中。不同于连续转子,拉杆转子在结构上不是一个连续的整体。尤其在预紧力松弛的情况下,采用针对连续转子的建模方法分析拉杆转子得到的结果与实验结果... 详细信息

拉杆转子因其低重量、高强度、易于拆装等优势,广泛应用于航空发动机及重型燃气轮机中。不同于连续转子,拉杆转子在结构上不是一个连续的整体。尤其在预紧力松弛的情况下,采用针对连续转子的建模方法分析拉杆转子得到的结果与实验结果有较大差异。因此,需要建立拉杆转子接触界面的力学模型,并在分析其转子动力学特性中考虑接触界面连接刚度,以得到适合拉杆转子的建模方法。为研究燃气轮机周向分布式拉杆转子轮盘间存在的连接刚度对轴系转子振动特性产生的影响,本文首先建立了连接刚度计算方法,在对比分析了预紧力单元法、渗透法等三种预紧力加载方法后,选用预紧力单元法精确施加拉杆预紧力,进而建立有限元模型,提出一种基于子模型的连接刚度计算方法,最后借助该方法研究了压气机试验件拉杆转子连接刚度随弯矩、拉杆结构特征等参数的变化规律。有限元计算结果表明:拉杆转子盘-盘连接刚度在接触面未发生分离时处于最大值,在弯矩施加不断增大过程中,刚度迅速减小,到达某个临界弯矩后,开始趋于收敛。除有限元方法外,本文还借助Hertz接触模型和GW模型联合推导了一种基于粗糙表面的弯曲刚度理论计算方法,该方法为认识接触面性质提供了另外一种思路。在得到弯曲刚度计算方法后,继而提出一种基于六自由度的弹簧单元等效方法;将轮盘接触刚度与拉杆弯曲刚度同时等效进连接界面,便于使用一维梁单元求解其临界转速与振动响应变化,经验证其与全三维有限元法吻合度在3%以内。结合有限元法与连接刚度等效方法,研究了一种可以计算轴向温度分布对动力学影响的模型,该模型将温度的影响分为两个部分,其一考虑温度引起的结构热膨胀,热膨胀主要导致拉杆预紧力的松弛,从而造成连接刚度的减小。其二是温度引起的材料属性变化,主要体现为弹性模量的变化,该变化造成了转子刚度的降低。结合这两个部分求解了轴向温度场对某拉杆转子动态特性的影响。进而改写了转子非线性动力学方程,采用谐波平衡法对其进行求解并得到转子的谐响应,使用经典Newmark方法验证其准确性。使用该等效方法计算了三菱M701f转子的连接刚度对其临界转速、响应特性、非线性特性等的影响。计算结果表明:当连接面剪切刚度与弯曲刚度减小3个数量级时,转子临界转速随之降低,而振动响应随之增大,且其影响程度可由各阶振型大致推测;使用临界转速趋于收敛时的连接刚度计算得到得转子临界转速值与试验值的对比误差小于2%,较连续模型更为精准;在连接刚度各向异性时,每一阶临界转速均出现两个响应峰值,轴心轨迹变成椭圆;考虑刚度随位移变化（非线性刚度、连接刚度软特性）后,转子的响应峰值发生“歪扭”特性,且该峰值特征随不平衡量、无量纲阻尼等因素变化而呈现“波浪形”变化。为验证本文提出的考虑连接刚度的拉杆转子动态特性计算方法,设计了一系列相关试验,包括拉杆转子动态试验、模态测试试验与弯曲刚度测试试验。设计了拉杆转子试验件,并对试验台与试验步骤进行了详细介绍。然后提出一种描述接触面连接紧密程度的状态参数,用以在试验过程中快速直观分析转子动态特性的变化规律。本文系统的提出了一整套盘-盘连接刚度对拉杆转子振动特性影响的研究方法,从连接刚度的计算,到连接刚度的施加,再到考虑连接刚度的振动特性的计算。这一套方法可以计算拉杆转子的组合式结构对转子整体的影响,可以计算温度场下非连续模型的性能变化,为今后我国的重型燃机转子设计提供了一条新思路。

关键词：周向拉杆转子连接刚度临界转速非线性振动特性转子动力学