摘要：建立了含干摩擦耗散特性的阻尼器结构非线性模态高效分析方法。以干摩擦梁模型为例,综合采用多谐波平衡法及雅可比矩阵快速计算方法,实现含干摩擦梁模型的非线性模态高效分析,提出通过模态应变能法对非线性模态阻尼比计算结果进行验证的技术途径。结果表明:所建立的含干摩擦耗散特性结构的非线性模态高效分析方法能够有效揭示非线性模态频率与非线性模态阻尼比的振幅相关特性,可以直接评估干摩擦阻尼能力,为后期干摩擦装置的动力学设计和优化提供理论指导。

摘要：以航空发动机低压(LP)转子为代表的柔性转子,通常具有两端大质量、细长轴和长跨度支承的"弱刚度"结构力学特征,这使得碰摩产生的约束作用不可忽视,其将会导致柔性转子模态特性改变,进而造成临界转速等动力学目标偏于设计状态。本文以典型航空发动机低压柔性转子为对象,结合梁单元法提出了此类复杂转子在碰摩约束下的动力学建模方法;将谐波平衡思想与频域的自由度缩减技术结合,提出了相适用的非线性模态求解方法;在此之上基于ANSYS和MATLAB平台,建立了含碰摩约束的复杂转子非线性模态分析的一般流程。将方法应用到某型柔性转子系统,成功获得其模态特性,结果表明:碰摩约束使转子模态频率增加,且随转子振幅增加而增加,尤其是对风扇碰摩较为敏感的一阶弯曲模态,正/反进动模态频率变化率可达16%和29%,但模态频率的变化始终在特定区间内;碰摩对转子模态频率的影响程度与陀螺效应、转子振型及机匣刚度密切相关,但对摩擦系数不敏感。由于接触点处摩擦力做功影响,柔性转子各阶反进动模态阻尼在碰摩严重时小于0,反进动模态能发生失稳。

摘要：某高推质比涡扇发动机高压涡轮叶片采用缘板干摩擦阻尼设计,以降低叶片振动应力;在核心机地面台架试车中,应变测试数据的频域特征出现漂移现象,振动能量在频域内呈现出窄带随机的特征。围绕该现象,基于试验数据建立了考虑缘板阻尼块影响的单个叶片等效模型,基于时域积分算法和非线性模态理论计算了不同转速下系统的响应特征、摩擦力特征、共振频率特征和摩擦阻尼特征。研究结果表明:转速波动会影响系统的振动响应频域分布特征和共振频率分布范围:在11 713 r/min转速状态,9倍频会激起1 756~1 952 Hz频率带的共振;在13 500 r/min转速状态,8倍频会激起1 800 Hz频率附近的共振;在13 687 r/min转速状态,8倍频会激起1 596~1 824 Hz频率带的共振;在稳定转速条件下,干摩擦力在最大和最小值之间反复跳变,起到摩擦阻尼效用的同时,带来系统附加刚度的不稳定变化;非线性模态计算结果表明叶片模态频率随振动响应幅值的变化而变化,叶片刚度变化或摩擦力幅值增大均可使叶片模态频率区间变大。

摘要：柔性机械臂、大型可展开天线等机械结构的动作精度受运动过程中大变形几何非线性和连接处接触非线性的影响十分显著。以含螺栓连接结构的大变形梁作为研究对象,针对动力学建模和振动特性开展了实验研究,通过数值计算验证了实验发现的非线性振动特性。搭建了含螺栓连接柔性大变形梁的实验台架,开展了敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明,螺栓连接的柔性梁较连续梁的(无螺栓连接)模态频率降低,阻尼增加,反映出随着激励能量增大,模态频率降低的非线性模态特征。改变螺栓连接位置会显著影响结构的模态频率,其变化规律可由求解线性矩阵特征值定性反映。

摘要：本文介绍了一个轴压圆柱形薄壳的模态试验结果以及利用 MSC/NASTRAN计算壳体非线性模态的结果。同时 ,还介绍了利用 NASTRAN和模态试验数据修正结构有限元分析模型的方法 ,结果表明 ,对于本文研究的壳体 ,经过 NASTRA N设计优化模块的处理 ,前 6～ 8阶自振频率的有限元计算结果与试验结果相对误差的均方根值约降低 5 0 %

摘要：模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。本文对模态分析的基本概念、研究目的、分类、分析方法、发展历程、发展现状和展望一一作了阐述。

摘要：针对航空发动机高压压气机导叶作动筒在剧烈振动工作环境中的易损问题,确定导叶作动筒在振动过程中的固有频率与相关振型,获取关键结构件在标准功率谱下的动态响应,通过有限元法建立了考虑流固耦合的非线性模态分析仿真模型。通过单一变量法利用仿真模型研究接触刚度、活塞位于不同行程位置对相关固有频率与振型的影响机制,发现关键接触位置的接触刚度因子取0.8能保证仿真准确度并满足接触刚度,工作过程中活塞在行程上的位置发生变化,对第二、三阶的固有频率影响较大。完成共振检查试验,实测固有频率与仿真结果对应良好,验证了有限元分析模型的准确性。基于模态结果,根据航空标准建立随机振动仿真模型,得到关键结构件在3σ下的应力及变形响应,为导叶作动筒结构优化设计提供依据。