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基于高低周复合疲劳试验技术的叶片失效故障复现

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推进技术 2020年第5期41卷 1130-1137页

作者：由于张伟燕群徐健王春生李忠义孙贺中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室陕西西安710065 航空工业空气动力研究院黑龙江哈尔滨150001

针对某涵道尾桨风扇叶片在风洞试验中发生的断裂故障,基于叶片破坏模式和载荷形式,初步分析为离心载荷/低循环疲劳(LCF)和气动载荷/高循环疲劳(HCF)耦合作用导致的疲劳破坏。基于此,通过正交载荷解耦和协调加载控制等关键技术开展联合... 详细信息

针对某涵道尾桨风扇叶片在风洞试验中发生的断裂故障,基于叶片破坏模式和载荷形式,初步分析为离心载荷/低循环疲劳(LCF)和气动载荷/高循环疲劳(HCF)耦合作用导致的疲劳破坏。基于此,通过正交载荷解耦和协调加载控制等关键技术开展联合载荷作用下的叶片复合疲劳(CCF)试验技术研究和试验考核验证。试验结果表明,离心载荷控制精度优于±1%,气动载荷控制精度优于±8‰。试验应变响应频率与试验加载频率一致性较好,满足试验加载和控制的同步性要求。最终,通过对叶片故障复现验证失效原因分析的正确性,为叶片结构优化设计、寿命评估和复合疲劳试验奠定技术基础。

关键词：叶片复合疲劳试验技术正交载荷解耦故障复现

激发圆形管道内多阶声模态的扬声器阵列控制方法

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声学学报 2022年第4期47卷 521-530页

作者：黄时春英基勇高翔蒋伟康上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室西安710065

声模态发生器是通过控制扬声器阵列在管道内激发声模态波的一种装置。为了解决在管道内同时激发多个声模态的问题,研究了激发圆形管道内多阶声模态的扬声器阵列控制方法。采用轴向多圈布置的声源阵列,并调节各个声源的幅值和相位,实现... 详细信息

声模态发生器是通过控制扬声器阵列在管道内激发声模态波的一种装置。为了解决在管道内同时激发多个声模态的问题,研究了激发圆形管道内多阶声模态的扬声器阵列控制方法。采用轴向多圈布置的声源阵列,并调节各个声源的幅值和相位,实现同时激发包括径向声模态在内的多个声模态。同时考虑声源的周向位置和轴向位置信息,建立各个声源与多个目标模态系数之间的线性关系,运用最小二乘法求解得到激发目标多模态所需各个声源的复强度(包括幅值和相位),所研制的高阶模态发生器以计算的声源复强度为输入量,采用数字信号系统控制扬声器输出的幅值和相位,用于实现管道内声源激发,该模态激发过程无需针对特定模态优化声源的位置。实验结果表明,所研制的模态发生器可精确激发单个或多个声模态,且目标模态系数信噪比几乎都大于10 dB。

关键词：扬声器阵列声模态激发过程最小二乘法轴向位置圆形管道高阶模态多模态

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叶尖定时联合相位切线的旋转叶片阻尼测定

推进技术 2017年第8期38卷 1840-1846页

作者：边杰中国航空动力机械研究所航空发动机振动技术航空科技重点实验室湖南株洲412002

针对高速旋转叶片阻尼识别难的问题,提出了一种利用叶尖定时技术获取叶片振动响应,进而由相频曲线在共振点的切线斜率求取模态阻尼比的新方法——相位切线斜率法。对原始相频数据进行拉格朗日插值后,再由中心差分得到共振点处的切线斜... 详细信息

针对高速旋转叶片阻尼识别难的问题,提出了一种利用叶尖定时技术获取叶片振动响应,进而由相频曲线在共振点的切线斜率求取模态阻尼比的新方法——相位切线斜率法。对原始相频数据进行拉格朗日插值后,再由中心差分得到共振点处的切线斜率。介绍了叶尖定时理论,阐述了相位切线斜率法原理,并将其应用于仿真阻尼与实际高速旋转离心叶片阻尼的识别当中。结果表明,相位切线斜率法在满足频率比间隔足够小(例如1×10-6)时,误差可达到1×10-4%数量级,远小于半功率带宽法的最大误差53.68%。在旋转叶片模态阻尼识别中,相位切线斜率法、半功率带宽法和Hood软件识别结果存在数量级上的可比性;不同叶片的模态阻尼比呈现一定的分散性,但总体落在8.0×10-4~1.2×10-3的范围内。由此说明,相位切线斜率法识别结果可靠可信。

关键词：高速旋转叶片叶尖定时阻尼测定振动响应

基于遗传算法参数优化的变分模态分解结合1.5维谱的轴承故障诊断

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推进技术 2017年第7期38卷 1618-1624页

作者：边杰中国航空动力机械研究所航空发动机振动技术航空科技重点实验室湖南株洲412002

为了准确提取轴承的故障特征,提出了一种遗传算法(GA)参数优化的变分模态分解(VMD)结合1.5维谱的轴承故障诊断方法。首先以VMD方法中模态分量的包络熵值最小为优化目标,利用遗传算法对模态分量个数和二次惩罚因子进行优化,确定这两个能... 详细信息

为了准确提取轴承的故障特征,提出了一种遗传算法(GA)参数优化的变分模态分解(VMD)结合1.5维谱的轴承故障诊断方法。首先以VMD方法中模态分量的包络熵值最小为优化目标,利用遗传算法对模态分量个数和二次惩罚因子进行优化,确定这两个能使VMD实现最优分解的输入参数。然后利用参数优化的VMD方法对仿真信号和轴承内环故障信号进行分解,并做各模态分量的1.5维谱图。参数优化的VMD分解得到了与仿真信号原始分量相符的4个模态分量,1.5维谱剔除了未参与二次相位耦合的10Hz频率分量。同时在1k Hz频率以下,运用本文方法提取了轴承内环故障特征频率的1至6倍频频率成分以及电机转频对它们的调制频率。由此表明,遗传算法参数优化的VMD可实现复杂信号的正确分解,1.5维谱可有效检测信号的二次相位耦合。同时,遗传算法参数优化的VMD结合1.5维谱能有效提取轴承内环故障特征,从而验证了本文方法的有效性和实用性。

关键词：变分模态分解遗传算法轴承故障诊断 1.5维谱

涡扇发动机声衬的分段式设计与声模态散射分析

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科学技术与工程 2019年第6期19卷 270-277页

作者：薛东文燕群黄文超中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室西安710065

针对涡扇发动机声衬开展分段式设计,并对声衬对声模态的散射作用进行了分析。应用有限元求解对流亥姆霍兹方程的方法求解了发动机短舱内的声传播,通过与试验以及高精度数值解对比验证了所应用的数值方法及声模态解耦方法;应用梯度搜索... 详细信息

针对涡扇发动机声衬开展分段式设计,并对声衬对声模态的散射作用进行了分析。应用有限元求解对流亥姆霍兹方程的方法求解了发动机短舱内的声传播,通过与试验以及高精度数值解对比验证了所应用的数值方法及声模态解耦方法;应用梯度搜索法和遗传算法优化设计了4种声衬的声阻抗,结果表明可以通过长度较短的声衬实现多个目标声模态的降噪并达到降噪指标,轴向分段式相比均布式声衬和周向分布式声衬具有更大的降噪量;此外还对分段式声衬的声模态散射现象进行了分析,分析了声衬对声波的模态散射。研究结果表明最优声衬产生的反射声功率要大于通过声衬传递的声功率,周向分段的声衬散射形成了更低阶声模态。建议应用轴向分段式声衬降低风扇前传噪声。

关键词：声模态散射分段式声衬优化

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基于数值分析的模态阻尼系数获取方法

应用力学学报 2019年第2期36卷 254-259,499页

作者：王建强周苏枫王纯中国飞机强度研究所航空声学与动强度航空科技重点实验室西安710065

结构模态阻尼系数是影响振动疲劳特性的主要因素,获取模态阻尼系数对于结构振动疲劳的分析和仿真计算有重要作用,对于揭示金属材料振动疲劳损伤形成机理有直接意义。本研究针对2024-O铝合金,进行了大量的元件级试件的振动疲劳仿真分析... 详细信息

结构模态阻尼系数是影响振动疲劳特性的主要因素,获取模态阻尼系数对于结构振动疲劳的分析和仿真计算有重要作用,对于揭示金属材料振动疲劳损伤形成机理有直接意义。本研究针对2024-O铝合金,进行了大量的元件级试件的振动疲劳仿真分析、试验研究以及数值分析计算,并提出了一种基于数值分析的快速获取结构模态阻尼系数的方法,适合于获取试验件振动疲劳试验过程中的模态阻尼系数变化趋势。研究表明:在不中断试件疲劳试验的情况下,本文方法可以快速准确地得到试验件在整个振动疲劳历程中的模态阻尼系数,固有频率的相对偏差小于0.06%,模态阻尼系数的相对偏差小于1%。为进一步揭示金属材料振动疲劳损伤的形成机理奠定了基础。

关键词：振动疲劳模态阻尼系数金属材料数值分析

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地面声学环境下的无人机螺旋桨气动噪声试验

科学技术与工程 2023年第10期23卷 4426-4432页

作者：卫凯曹琦燕群徐健薛东文中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室西安710065

为了研究某无人机螺旋桨在地面起飞工况下的气动噪声,研制了螺旋桨气动噪声试验平台,在地面声学环境下开展了螺旋桨的气动噪声试验,获取了螺旋桨的气动性能和远场噪声特性,分析了拉力、扭矩等气动参数和远场噪声指向性等随螺旋桨转速、... 详细信息

为了研究某无人机螺旋桨在地面起飞工况下的气动噪声,研制了螺旋桨气动噪声试验平台,在地面声学环境下开展了螺旋桨的气动噪声试验,获取了螺旋桨的气动性能和远场噪声特性,分析了拉力、扭矩等气动参数和远场噪声指向性等随螺旋桨转速、桨叶角的变化规律。结果表明:拉力、扭矩等气动参数随着转速、桨叶角的增大而增大;远场噪声最大的区域随着螺旋桨转速和桨叶角的变化而移动;所建立的试验平台和方案可以为飞机螺旋桨的气动噪声评估和优化提供帮助。

关键词：螺旋桨气动噪声指向性试验

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光纤表面等离子体波传感器的温度特性的研究

光谱学与光谱分析 2003年第1期23卷 31-34页

作者：曹振新粱大开郭明江南京航空航天大学航空科技智能材料与结构重点实验室

本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变... 详细信息

本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变了原来的运动方式 ,当激励的光信号与电子群的固有振荡频率一致时 ,大量的电子振动变为一种谐振。由于界面处的电子密度与温度是密切相关的 ,不同的温度时密度不同———温度越高 ,电子的密度越大 ,而电子群的集体振荡又与电子的密度密切相关。所以温度的变化将对等离子体的共振频率产生非常重要的影响。利用了这一效应来补偿环境介质的温度变化 ,可以克服环境温度对测试所带来的影响。此外 ,本文也讨论了采用光纤SPW传感器可以进行多参数的测量。

关键词：光纤表面等离子体波传感器温度温度补偿多参数测量等离子体波

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涡扇发动机风扇管道声模态识别测量方法

科学技术与工程 2020年第19期20卷 7941-7946页

作者：高翔薛东文燕群霍施宇中国飞机强度研究所航空声学与振动航空科技重点实验室西安710065

旋转声模态的测试识别是发动机管道声学研究的重要基础。通过对管道声传播机理和测试识别方法的分析研究,发展了基于旋转径向传声器阵列的声模态识别方法和测试装置。应用旋转声模态发生试验平台开展声模态识别验证试验,结果表明,该测... 详细信息

旋转声模态的测试识别是发动机管道声学研究的重要基础。通过对管道声传播机理和测试识别方法的分析研究,发展了基于旋转径向传声器阵列的声模态识别方法和测试装置。应用旋转声模态发生试验平台开展声模态识别验证试验,结果表明,该测量方法能够以较少数量的传声器识别管道内的周向和径向声模态;利用不同测试方法分析得出的声场结果相互吻合,进一步证明了该方法的适用性。

关键词：风扇噪声径向传声器阵列声模态识别单音噪声