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金属橡胶力学性能研究进展与展望

航空动力学报 2018年第6期33卷 1432-1445页

作者：张大义夏颖张启成马艳红洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

围绕金属橡胶力学性能,归纳和总结半个世纪的相关研究成果,对国内外技术研究现状和进展进行了详细阐述。重点对金属橡胶制备工艺、宏观力学特性及形成机理、力学模型、力学性能及影响参数、改进型金属橡胶及工程应用等方面的研究成果进... 详细信息

围绕金属橡胶力学性能,归纳和总结半个世纪的相关研究成果,对国内外技术研究现状和进展进行了详细阐述。重点对金属橡胶制备工艺、宏观力学特性及形成机理、力学模型、力学性能及影响参数、改进型金属橡胶及工程应用等方面的研究成果进行了系统而深入的讨论。研究表明:金属橡胶制备水平尚处于由实验室规模向工业化生产规模过渡阶段;金属橡胶在研究工作中需要关注的关键问题在于制定工艺流程、性能检测方法等统一的国家标准并建立金属橡胶力学性能数据库。

关键词：金属橡胶多孔纤维材料减振力学性能制备工艺

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转子系统碰摩约束模型与振动响应分析

北京航空航天大学学报 2015年第9期41卷 1631-1637页

作者：张力马艳红梁智超洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

针对转静子碰摩的典型力学特征,从碰摩对转子产生附加约束的角度提出了碰摩力学模型,基于该约束模型,分析了转子系统碰摩过程中的共振区间扩展、振幅跃迁与不稳定接触等响应特征与机理.研究了力学特征参数对转子碰摩振动响应的影响,结... 详细信息

针对转静子碰摩的典型力学特征,从碰摩对转子产生附加约束的角度提出了碰摩力学模型,基于该约束模型,分析了转子系统碰摩过程中的共振区间扩展、振幅跃迁与不稳定接触等响应特征与机理.研究了力学特征参数对转子碰摩振动响应的影响,结果表明附加约束刚度提升使得系统共振区间与不稳定接触区间增大,而转静子间摩擦系数升高造成系统共振区间减小与振动响应幅值的降低.建立了具有航空发动机结构特征的碰摩分析模型,仿真结果表明,除碰摩约束造成的共振区间扩展外,具有结构特征的转子碰摩响应还与碰摩位置及模态振型密切相关.碰摩程度较轻时,转子瞬态响应表现出拟周期振动的特点,而碰摩程度严重时,转子运动趋向不稳定,响应特征更接近约束模型.

关键词：转子碰摩力学模型特征参数响应特征数值仿真

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含销钉孔边裂纹的某压气机轮盘裂纹扩展分析

航空动力学报 2016年第3期31卷 567-574页

作者：张智轩石多奇杨晓光北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

基于三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.0,结合有限元软件,采用子模型技术建立断裂力学有限元模型.对带孔平板试样的裂纹扩展进行了数值模拟,分析了裂纹扩展规律,计算结果与手册解误差很小,结果表明了分析方法的可行性和准确性.建立了含... 详细信息

基于三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.0,结合有限元软件,采用子模型技术建立断裂力学有限元模型.对带孔平板试样的裂纹扩展进行了数值模拟,分析了裂纹扩展规律,计算结果与手册解误差很小,结果表明了分析方法的可行性和准确性.建立了含销钉孔边裂纹的轮盘断裂力学有限元模型,对其进行了三维动态裂纹扩展分析,计算了应力强度因子和裂纹扩展寿命.结果表明:该分析方法简单可行,几种裂纹形式中销钉孔内表面裂纹对轮盘裂纹扩展寿命危害最大.

关键词：压气机轮盘子模型断裂力学应力强度因子裂纹扩展

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静载荷作用下金属橡胶失效判据及耐久性试验

北京航空航天大学学报 2016年第2期42卷 227-235页

作者：马艳红张启成张大义朱海雄陆宏伟洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

金属橡胶(MR)材料由于其出色的阻尼性能广泛应用在各种减振、隔振、抗冲击结构系统中,掌握其失效判据和准确预测其耐久性是关系到整个系统能否安全可靠工作的重要问题。针对MR构件在静载荷持续作用下的失效判据和耐久性展开了试验研究... 详细信息

金属橡胶(MR)材料由于其出色的阻尼性能广泛应用在各种减振、隔振、抗冲击结构系统中,掌握其失效判据和准确预测其耐久性是关系到整个系统能否安全可靠工作的重要问题。针对MR构件在静载荷持续作用下的失效判据和耐久性展开了试验研究。结果表明:从结构尺寸变化量和力学性能蜕变量2个方面定义MR的失效判定参数合理可行,通过确定阈值可判定MR是否失效并给定耐久寿命。随保载时间的增加,MR的失效评定参数(结构尺寸变化量和力学性能蜕变量)呈现明显的阶段性变化,能分别反映MR材料内部微观结构及受力状态随持续静载荷的变化。在本试验中,无论保载载荷大小,MR结构在总试验时间未表现出结构尺寸失效。而MR保载载荷的增大会显著削弱其力学性能耐久寿命,导致割线模量蜕变量过大,MR构件表现出力学性能的明显失效。

关键词：金属橡胶(MR) 静载荷功能失效失效判据耐久性

基于多线组宽带模型与积分微分混合算法的喷管远程红外成像计算

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航空动力学报 2018年第10期33卷 2414-2423页

作者：刘笑瑜胡海洋王强北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

针对现有宽带k分布模型不适合高温喷流3~5μm波段发射辐射在大气中远距离传输衰减特性计算的问题,将之前用于全光谱模型的多线组技术应用于宽带模型,并对光谱吸收系数的分组优化状态点进行了针对性调整。无限宽度多层气体辐射特性一维/... 详细信息

针对现有宽带k分布模型不适合高温喷流3~5μm波段发射辐射在大气中远距离传输衰减特性计算的问题,将之前用于全光谱模型的多线组技术应用于宽带模型,并对光谱吸收系数的分组优化状态点进行了针对性调整。无限宽度多层气体辐射特性一维/准一维算例的计算结果表明,多线组技术可大幅提高原始全光谱与宽带模型对强非均匀气体辐射特性的计算精度,同时保持对灰体固壁辐射的良好兼容性。以此为基础,对带冷却装置Ⅴ形尾缘收缩喷管的耦合换热特性和远程红外特性进行了数值研究,结果表明:气体辐射对喷管固壁温度分布的影响不能忽略;多线组宽带模型对跨声速排气系统70km红外成像的预测误差在7%左右。

关键词：红外成像多线组宽带模型耦合换热气体辐射 k分布模型

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转子结构系统界面失效分析及稳健设计方法

航空动力学报 2018年第3期33卷 649-656页

作者：洪杰徐筱李梁天宇马艳红北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

针对结构非连续转子中连接界面接触状态变化引起界面力学特征改变,使转子系统动力特性不稳健的问题进行分析,并提出了一种界面接触状态的稳健设计方法。结果表明:该方法通过分析结构非连续转子系统中界面损伤失效的力学过程,对结构特征... 详细信息

针对结构非连续转子中连接界面接触状态变化引起界面力学特征改变,使转子系统动力特性不稳健的问题进行分析,并提出了一种界面接触状态的稳健设计方法。结果表明:该方法通过分析结构非连续转子系统中界面损伤失效的力学过程,对结构特征参数进行优化设计,降低界面力学特性对载荷环境的敏感度。以涡轮转子套齿连接为例进行优化设计得到,在加工装配误差所导致的应力极限情况下,最优解的接触应力水平更加远离应力约束边界,使带有连接界面的结构非连续转子系统的力学特性更加稳健,具有较好的工程应用价值。

关键词：结构非连续转子系统结构系统界面损伤/失效稳健设计

不同推力级高涵道比涡扇发动机结构与力学特征定量评估

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推进技术 2018年第5期39卷 1077-1084页

作者：刘继兴张大义郑华强洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

针对不同推力级高涵道比涡扇发动机的结构设计与定量评估的需求,修正了弯曲刚度轴向分布系数和变形协调性参数的计算公式。对不同推力级的典型高涵道比涡扇发动机CFM56与GE90采用结构效率评估方法进行计算与对比,结果表明:GE90高压转子... 详细信息

针对不同推力级高涵道比涡扇发动机的结构设计与定量评估的需求,修正了弯曲刚度轴向分布系数和变形协调性参数的计算公式。对不同推力级的典型高涵道比涡扇发动机CFM56与GE90采用结构效率评估方法进行计算与对比,结果表明:GE90高压转子的弯曲刚度分散系数高出CFM56高压转子的17.7%,大尺寸发动机高压转子应当增强局部刚度;在承载能力设计中大尺寸发动机重点关注风扇处可能引起的转静件碰摩,小尺寸发动机重点关注间隙变化带来的气动效率损失;两台发动机低压转子的弯曲应变能系数均大于20%,对连接结构的设计应当避免应变能集中处;GE90转静间隙变化量范围[-4.5mm,2.3mm],明显高于CFM56的[-1.4mm,1.0mm];在不平衡量作用下,整机振动动力学响应及敏感度分析中,需同时关注不平衡量的大小和相位的影响。

关键词：高涵道比涡扇发动机定量评估结构效率整机振动响应

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基于差分进化算法的涡喷发动机增推研究

推进技术 2015年第11期36卷 1714-1720页

作者：李志鹏王曦王华威党伟李洪胜北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

根据已建立的小型单轴涡喷发动机部件级稳态模型,采用单变量法,分析各部件特性参数变化对发动机推力、耗油率等性能参数的影响。通过差分进化算法对各变化参数进行优化,找出在满足给定限制条件下使性能达到最优的参数调整组合。由于给... 详细信息

根据已建立的小型单轴涡喷发动机部件级稳态模型,采用单变量法,分析各部件特性参数变化对发动机推力、耗油率等性能参数的影响。通过差分进化算法对各变化参数进行优化,找出在满足给定限制条件下使性能达到最优的参数调整组合。由于给定的限制条件以及优化目标可以灵活多变,使得该方法在增推优化以及其它改型方面具有很好的灵活性。计算结果表明,在转速不变,涡轮前总温不超过允许值,压气机喘振裕度不降低,耗油率不升高的条件下改进压气机的压比、换算流量、以及效率等参数,能使发动机推力增加25%以上。

关键词：涡喷发动机增推性能分析差分进化

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一种寿命设计曲线构建方法

航空动力学报 2015年第10期30卷 2312-2317页

作者：杨晓光黄飞苗国磊石多奇北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

针对现有建立寿命设计曲线方法的不足,采用容限法建立寿命设计曲线,对比并分析了各种方法的差异.对于大样本的疲劳试验数据,试验结果表明在不同应力水平材料寿命的分散性不同.为此在近似Owen容限法基础上提出了一种包含应力水平的分散... 详细信息

针对现有建立寿命设计曲线方法的不足,采用容限法建立寿命设计曲线,对比并分析了各种方法的差异.对于大样本的疲劳试验数据,试验结果表明在不同应力水平材料寿命的分散性不同.为此在近似Owen容限法基础上提出了一种包含应力水平的分散性模型建立设计曲线,使其能够满足材料寿命在高应力分散性较小,低应力分散性较大的特点.根据Ti-6246疲劳试验结果,利用该方法计算得到的设计寿命在疲劳载荷为925MPa时提高了146%,在820MPa时减小了60.2%.从而提高了设计的经济性和可靠性.

关键词：设计曲线疲劳分散性容忍限置信水平可靠度疲劳寿命