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一种新型柔性静电吸附变刚度结构

西安交通大学学报 2018年第12期52卷 18-24页

作者：刘晨李卓远陈花玲西安交通大学机械结构强度与振动国家重点试验室西安710049

针对现有变刚度技术刚度控制结构复杂及刚度变化率低,且无法适应变形结构的难题,提出了一种新型柔性静电吸附变刚度结构,以实现柔性结构变刚度的目的。此结构由上、下两个静电吸附层及中间夹层组成,其中静电吸附层由基底、电极层、封膜... 详细信息

针对现有变刚度技术刚度控制结构复杂及刚度变化率低,且无法适应变形结构的难题,提出了一种新型柔性静电吸附变刚度结构,以实现柔性结构变刚度的目的。此结构由上、下两个静电吸附层及中间夹层组成,其中静电吸附层由基底、电极层、封膜3层结构组成。静电吸附层的电极材料采用碳膏-硅橡胶电极取代传统的金属电极,基底与封膜也由模量较小的硅橡胶材料制备,因此静电吸附层整体为柔性结构,可承受一定范围内的拉伸、压缩、弯曲、扭转等变形,适应不同形状结构的变刚度需求。通过试验研究了该静电吸附变刚度结构的刚度变化规律,并探究了各种因素对其变刚度的影响,研究结果表明:电压越高、封膜厚度越小,结构变刚度效果越明显;同样电压下,双层静电吸附层比单层变刚度效果好;中间夹层的厚度不会改变刚度变化效果。本设计仅需通过改变电压即可调节结构的刚度,操作方便,且刚度变化率最高可达180%,刚度调节范围较大,是一种应用前景广阔的变刚度结构。

关键词：变刚度柔性电极静电吸附

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已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法

中国机械工程 2018年第6期29卷 639-644页

作者：赵莹解社娟田明明仝宗飞李勇陈振茂机械结构强度与振动国家重点实验室陕西省无损检测结构完整性评价工程技术中心西安交通大学西安710049

为进一步提高对一定深度范围的局部减薄缺陷的检测能力,提出了选频带脉冲涡流检测方法。介绍了选频带脉冲涡流的工作原理,说明了选频带脉冲涡流激励信号的选取原则,比较了传统方波脉冲涡流与选频带脉冲涡流对一定深度范围的局部减薄缺... 详细信息

为进一步提高对一定深度范围的局部减薄缺陷的检测能力,提出了选频带脉冲涡流检测方法。介绍了选频带脉冲涡流的工作原理,说明了选频带脉冲涡流激励信号的选取原则,比较了传统方波脉冲涡流与选频带脉冲涡流对一定深度范围的局部减薄缺陷的检测灵敏度,并考察了选频带脉冲涡流的提离交叉点特征。数值实验结果表明:对于一定深度范围的局部减薄缺陷,选频带脉冲涡流比传统方波脉冲涡流检测灵敏度更高,且选频带脉冲涡流提离交叉点的特征能反映出缺陷深度。

关键词：频率选频带脉冲涡流检测检测灵敏度提离交叉点

带弹性支撑和挤压油膜阻尼器的高速电机支撑系统实验研究

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中国电机工程学报 2012年第27期32卷 79-86+186页

作者：田野孙岩桦杨利花虞烈机械结构强度与振动国家重点实验室(西安交通大学)

以100 kW级工作转速为45 000 r/min的高速永磁同步电机为实验样机,对采用鼠笼式弹性支撑和挤油膜阻尼器的滚动轴承支撑系统进行研究。分析了弹性支撑和挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼特性,在此基础上分别计算出刚性支撑和弹性阻尼支撑时轴... 详细信息

以100 kW级工作转速为45 000 r/min的高速永磁同步电机为实验样机,对采用鼠笼式弹性支撑和挤油膜阻尼器的滚动轴承支撑系统进行研究。分析了弹性支撑和挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼特性,在此基础上分别计算出刚性支撑和弹性阻尼支撑时轴承–转子系统的临界转速和瞬态动力特性。最后在样机上进行对比实验,并对电机机壳振动加速度和弹性支撑笼条微应变信号进行分析。结果表明,弹性阻尼支撑可以使转子以较低的转速通过其刚体模态,同时对转子的振动起到良好的抑制作用。实验样机稳定运行在设计工作转速,其分析和实验结果为高速电机轴系设计和动力学分析提供了参考。

关键词：弹性支撑挤压油膜阻尼器高速电机滚动轴承临界转速

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高速永磁同步电机转子强度分析

中国电机工程学报 2012年第27期32卷 87-94+187页

作者：程文杰耿海鹏冯圣虞烈孙岩桦杨利花机械结构强度与振动国家重点实验室(西安交通大学)

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配... 详细信息

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。

关键词：高速转子永磁同步电机强度分析

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一种沙漏型电磁隔振器的设计与研究

核动力工程 2019年第3期40卷 191-197页

作者：罗亚军高星张英琦张雪张亚红张希农西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

为了使隔振器在小幅振动时能保持良好的隔振性能,本研究提出了一种具有较高机电耦合性能的沙漏型电磁隔振器设计方法,并结合次优Bang-bang控制算法完成了隔振器的理论建模与隔振性能仿真分析。结果表明:在正弦基础位移激励下,当最大主... 详细信息

为了使隔振器在小幅振动时能保持良好的隔振性能,本研究提出了一种具有较高机电耦合性能的沙漏型电磁隔振器设计方法,并结合次优Bang-bang控制算法完成了隔振器的理论建模与隔振性能仿真分析。结果表明:在正弦基础位移激励下,当最大主动力为1.0 N时,共振峰处位移响应幅值下降了62.64%,且随着最大主动力的增大,控制效果变好;在随机激励下,当最大主动力分别为0.5 N和1.0 N时,位移响应的均方根值(RMS)分别下降49.12%和69.29%。因此,本研究所设计的沙漏型电磁隔振器在主动闭环控制下可实现良好的隔振效果,且相比传统电磁隔振器,具有不需要附加弹簧、所需控制电流小等优点。

关键词：位移放大机构电磁隔振器次优Bang-bang控制

航空发动机多级叶盘-轴系统扭转耦合振动特性

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交通运输工程学报 2019年第3期19卷 79-88页

作者：徐自力周子宣西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

针对多级叶盘转子结构,考虑多级叶片弯曲变形和轴扭转变形耦合作用,引入叶片离心刚化作用,建立了包含多叶片、2级叶盘和轴的耦合振动模型;应用哈密顿原理推导了多级叶盘-轴耦合振动微分方程组,通过数值积分方法得到了系统质量矩阵与刚... 详细信息

针对多级叶盘转子结构,考虑多级叶片弯曲变形和轴扭转变形耦合作用,引入叶片离心刚化作用,建立了包含多叶片、2级叶盘和轴的耦合振动模型;应用哈密顿原理推导了多级叶盘-轴耦合振动微分方程组,通过数值积分方法得到了系统质量矩阵与刚度矩阵,进而求解出系统耦合模态;研究了叶盘固有频率、叶片长度、叶盘间距、叶片扭转角对振动特征的影响。研究结果表明:2级叶盘-轴系耦合振动包含3类耦合模态,各阶模态频率以叶盘固有频率为边界相互分离;叶片长度小于1 m时,耦合第1、2阶频率受轴半径的影响较大,叶片长度超过1 m后,耦合第1、2阶频率受叶片长度的影响较大;在系统转速为2 000 rad·s-1时,在不同叶盘间距下,耦合的3阶模态频率变化幅度分别降低5、3、7 Hz;转速-频率曲线存在明显的频率转向特征,叶片扭转角增加60°,转向区域提高500 rad·s-1;2级叶盘系统会产生不同于单级叶盘的耦合模态,短叶片与长叶片均会对耦合频率产生显著影响;叶片扭转角与叶盘间距的变化会使耦合区域移动,从而降低可能发生的危险共振。

关键词：航空发动机叶盘-轴系统假设模态法振动特性多级耦合

陶瓷层厚度比对La_2Ce_2O_7/YSZ热障涂层抗热震性能的影响

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稀有金属材料与工程 2018年第12期47卷 3703-3709页

作者：任晓雪江鹏范学领王铁军西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

采用实验和数值方法研究了陶瓷层厚度比对La_2Ce_2O_7/YSZ(LC/YSZ)热障涂层热震性能的影响。实验结果表明,随着LC与YSZ厚度比的降低,涂层热震寿命显著提高,涂层失效区域逐渐向试样中心转移,剥离位置逐渐从两陶瓷层界面附近转移到LC内靠... 详细信息

采用实验和数值方法研究了陶瓷层厚度比对La_2Ce_2O_7/YSZ(LC/YSZ)热障涂层热震性能的影响。实验结果表明,随着LC与YSZ厚度比的降低,涂层热震寿命显著提高,涂层失效区域逐渐向试样中心转移,剥离位置逐渐从两陶瓷层界面附近转移到LC内靠近上表面处。数值结果表明,界面边缘处较大的轴向应力与剪切应力易导致较大厚度比涂层边缘处剥落;LC表面中心区域较大的径向拉应力会导致垂直裂纹萌生,并伴随界面偏折,这是较小厚度比涂层自LC内部剥离的原因。

关键词：热障涂层双陶瓷层热震寿命失效模式热应力

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镍基自润滑涂层的制备及拉伸结合强度研究

稀有金属材料与工程 2015年第1期44卷 79-84页

作者：段文博孙岩桦丁春华耿海鹏戚社苗虞烈西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

采用等离子喷涂与粉末冶金方法分别制备了PS304、PM304镍基自润滑涂层,并对涂层的组织、拉伸结合强度进行了研究。结果表明:采用等离子喷涂制备的PS304涂层组织粗大、孔隙率高、润滑相与强化相分布不均匀。而采用高能球磨与真空烧结技... 详细信息

采用等离子喷涂与粉末冶金方法分别制备了PS304、PM304镍基自润滑涂层,并对涂层的组织、拉伸结合强度进行了研究。结果表明:采用等离子喷涂制备的PS304涂层组织粗大、孔隙率高、润滑相与强化相分布不均匀。而采用高能球磨与真空烧结技术制备的PM304涂层组织均匀、致密、粒子明显细化。拉伸试验表明:PS304的拉伸结合强度较低,拉伸断口不仅出现在涂层与基底的结合处、也出现在涂层内部;而PM304的拉伸结合强度较高,涂层与基底之间结合良好、结合方式为冶金结合,拉伸断口主要出现在涂层内部。PM304涂层拉伸强度增大的原因主要为:(1)致密度提高;(2)尖锐孔隙数量降低;(3)Ag与Ni Cr之间形成冶金结合;(4)Ni Cr基体中析出粒子的弥散强化作用使得Ni Cr基体强度提高。

关键词：自润滑涂层拉伸结合强度粉末冶金

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低频大宽带超结构水声发射换能器研制

振动与冲击 2022年第7期41卷 167-173页

作者：雷云中王轲吴九汇西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

基于声学超结构中的等效零质量特性,设计出一种超结构水声发射换能器的核心部件——辐射盖板,揭示了局域共振声辐射机理和多单元协同耦合声辐射机理。通过等效零质量设计使结构发生局域共振,获得大的表面振速,从而实现较高的辐射声压级... 详细信息

基于声学超结构中的等效零质量特性,设计出一种超结构水声发射换能器的核心部件——辐射盖板,揭示了局域共振声辐射机理和多单元协同耦合声辐射机理。通过等效零质量设计使结构发生局域共振,获得大的表面振速,从而实现较高的辐射声压级。同时,利用多个单元之间的协同耦合,使结构在不同位置处实现局域共振,实现工作频带的大幅度拓展。基于此机理,设计了一种新型小尺寸低频大宽带超结构水声发射换能器,采用有限元方法对结构参数进行优化,依据优化结果制作出试验样机,直径为400 mm,高度为240 mm,总质量为46 kg。测试结果显示,换能器在40~1 050 Hz内具有比较良好的发射响应,平均发射电流响应约为146 dB,与理论仿真计算结果基本吻合。该研究内容为水声换能器结构的发展和改进提供了一种新思路,具有一定的应用前景。

关键词：水声发射换能器低频宽带局域共振协同耦合