基于扫描式激光多普勒测振仪的叶片工作变形研究

目的保证叶片结构的完整性。方法采用结构工作变形分析理论,借助扫描式激光多普勒测振仪多点、非接触、高精度测量的优点,搭建了一套发动机叶片工作变形分析试验系统。通过振动台对叶片施加快速正弦扫频的基础激励,用测振仪测量叶片表面55个测点的速度响应,然后用工作变形分析方法得到该叶片的前6阶固有频率和振型,用模态置信准则评估上述6阶振型之间的相关性。结果该叶片振型由低阶到高阶依次是一阶弯曲、两种不同节线的一阶扭转、二阶弯曲、二阶扭转、弯扭耦合,不同阶次振型的MAC值都小于或等于0.2。结论不同模态振型之间的相关性很低,证明了工作变形分析结果的正确性。     

含复杂管路的某机构模态参数识别研究

目的获取复杂结构产品的模态参数及动态性能。方法采用基于冲击激励的试件自由模态分析试验,综合分析频响函数曲线幅值,确定局部结构模态频率点,利用半功率带宽法和专用分析软件分别计算模态阻尼比和模态振型。结果识别出影响某机构动态性能关键部件的模态参数。结论发现机构外壳模态频率远离冷却装置频率点,冷却管一阶横向模态由自身结构特性产生,二阶及纵向模态由减压阀模态引起。气体导管的动态特性主要受冷却装置模态的影响。     

高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。     

综合预应力与陀螺效应的TLJ500土工离心机模态分析

目的 分析获得离心机运转时各综合效应对其模态频率的影响.方法 从理论上推导结构在无离心场时,仅考虑预应力刚化效应和仅考虑旋转软化效应与综合考虑各效应时结构固有频率之间的关系.建立TLJ500土工离心机静止状态及运转状态的有限元模型,并根据TLJ500静止状态的模态试验结果对有限元模型中主轴轴承部位的材料参数进行修正识别,获得可信度更高的模型.再将修正识别得到的主轴轴承参数代入离心机运转状态的有限元模型,开展离心机运转状态的模态分析,结合理论分析结果,计算得到综合考虑预应力刚化效应与旋转软化效应时离心机关心模态频率的结果.结果 运转状态TLJ500离心机关心模态频率计算结果与试验结果比较一致.结论 仿真结果验证了文中方法的可行性,为离心机临界转速设计提供了一种可信的数值模拟预测方法.     

多维激励下结构随机振动响应分析

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱的叠加,但由于各点激励下结构振动的振型函数不同,结构响应可能比单个激励点激励时响应大,也可能小;在一些情况下,结构响应会丢失反对称振型的响应。多维激励下振型函数对结构响应的影响,应该引起工程结构设计人员的重视。     

舵面结构热模态试验方法研究

目的 探究高温对舵面结构模态试验结果的影响.方法 以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究.基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性.结果 当激振杆的正弦扫频试验在20～1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好.陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性.试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势.结论 高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持.     

航空发动机叶片振动特性试验研究

目的通过理论计算和试验验证获得航空发动机叶片一阶弯曲振动频率,并在一阶弯曲振动模态下获取叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。方法利用有限元分析软件对叶片进行模态分析,得到叶片的一阶弯曲振动频率。在振动试验系统上,通过扫频试验验证叶片发生一阶弯曲共振的频率,对叶片进行高应力振动试验。结果叶片一阶弯曲振动频率理论计算值为3584 Hz,实验值为3286 Hz,误差为8.31%,满足工程误差小于10%的要求。叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系为σ=1.8759af。结论得到了叶片的一阶弯曲振动频率以及叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。     

基于舵面振荡激励试飞的飞机动特性识别与修正

目的通过试飞的方法,识别飞机的动态特性,包括模态频率、舵面效率、阻尼等,用以修正飞机的动响应分析模型。方法舵面振荡虽然是电传操纵飞机的一种故障情况,但是可以主动地应用于试飞,作为频域激励施加于飞机上,获得飞行状态下飞机的频响特性。通过对比试飞数据和模型分析结果,识别并修正动响应模型的模态频率、舵面效率、阻尼等参数,来建立更接近实际飞机的动响应分析模型。结果舵面振荡激励试飞数据与动响应模型振荡分析的结果在趋势上较为一致,通过对动响应模型参数的识别和修正,提高了动响应模型的准确度。结论舵面振荡激励作为一种频域激励,是飞机地面共振试验(GVT)的补充和发展,可便捷地应用于飞机的试飞试验,从而识别和修正动响应分析模型。     

基于模态分析的某振动试验方法改进

目的对该试验夹具进行改进设计,使试验夹具首阶模态频率大于60 Hz。方法基于模态分析方法,分别采取改进夹具结构形式和改变夹具边界条件两种改进方式进行优化设计。结果根据模态分析结果发现,夹具结构形式改进对模态频率提高的效果不明显,改变边界条件能够显著提高夹具频率。改进后试验夹具首阶模态频率为69.5 Hz,大于试验输入载荷频率范围。结论试验夹具的固有频率应避开振动试验输入载荷频率范围,避免对试验结果造成影响。     

火箭发动机贮箱振动特性分析

为了研究某发动机充液和空载2种工况下贮箱的振动特性,利用流固耦合理论计算了2种工况下贮箱的模态和频率响应。结果表明：在充液工况下,各阶湿模态频率是空载时候干模态的0．5倍;在5—800Hz的激振条件下,空载工况下贮箱在第4阶模态处与外界振动激励发生共振;充液工况下贮箱在第3阶模态处与外界振动激励发生共振,空载状态下贮箱的频率响应的位移最大值为1×10mm,充液状态下贮箱频率响应的位移最大值为1×10^-57mm;充液使贮箱振幅减小,但使贮箱更容易与外界发生共振。     

燃烧室复杂结构的热振特性研究

目的提高复杂飞行器结构在服役过程中的安全性和稳定性问题。方法以复杂结构燃烧室为例,从数值模拟和试验两方面入手,研究不同工况下结构的动力学参数随温度变化的规律。结果随着温度的升高,模态频率呈下降趋势,模态阻尼呈升高、下降再升高的趋势,加热对结构的模态振型无影响。结论对于自由-自由状态的燃烧室结构,在加热的过程中,影响模态频率下降的主要因素是弹性模量的变化,热应力和几何非线性的变化可以不考虑。同时通过开展燃烧室结构的自由-自由状态热模态试验验证了数值模拟方法的正确性。     

基于临界面的多轴振动疲劳寿命预测

目的提出一种新的基于临界面正应力的高周多轴疲劳寿命预测方法。方法通过对主应力进行投影,得到各时刻下临界平面内的应力大小,利用雨流法计算不同临界面下的疲劳损伤,并通过权函数,得到主应力的角度期望值,进而预测结构的疲劳寿命。结果通过试验件进行仿真模拟,对底端作用两个方向PSD频率范围为8～200 Hz,大小为0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的强制加速度激励得到多轴应力响应,以此计算4种工况下的随机加速度振动疲劳试验预测寿命,对比试验寿命误差基本处于2倍界以内。结论新的基于临界面正应力的疲劳寿命预测方法能有效预测多轴振动疲劳寿命。     

车用柴油机湿式气缸套振动特性分析

目的通过对柴油机湿式气缸套振动特性的计算分析,研究气缸套失效的主要原因,以提高柴油机结构的可靠性。方法基于16V280ZJ型柴油机气缸套的结构参数,采用有限元法建立气缸套有限元分析模型,对其进行模态分析,包括自由模态以及约束模态,分析气缸套的固有振动特性。然后基于16V280ZJ型柴油机的性能参数,计算气体力与惯性力,从而计算得到气缸套承受的交变侧压力。通过时-频转化将交变侧压力谱转化为频域谱,以分析气缸套承受的激励特性。结果气缸套的模态振型主要为径向弯曲振动,说明径向刚度小于轴向刚度。气缸套承受的交变侧压力的频率低于气缸套的固有频率。结论柴油机湿式气缸套受活塞侧向激振力不会发生共振,缸套的径向刚度较小,导致激振力传递给冷却水后缸套会发生穴蚀。     

基于频率管理的装备振动环境适应性提升

梳理总结了航天结构、轨道车辆和汽车等不同领域的频率设计、频率管理和模态匹配等方法,给出了频率管理的流程、准则和原则.基于频率管理的思路和原则,采用虚实结合的方法,对某火箭发动机蓄压器系统进行了结构动力学优化设计和验证.根据局部结构频率隔离准则,将蓄压器导管主要频率从1826 Hz降低到1520 Hz,与激励源频率完全隔离.最终经过仿真计算分析和试验验证,满足实际使用环境的考核要求.采用频率管理的思路和方法能够切实提高装备的振动环境适应性水平.