激光辅助冷凝抑制的同位素分离过程气体超声速流动的理论研究

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作者 李艳霞 王振强 +2 位作者 胡云雷 史壮壮 刘中良 《核科学与工程》 北大核心 2025年第2期384-393,共10页

超声速流动在激光辅助冷凝抑制的同位素分离(SILARC)过程中起重要作用。将氩气在锥形喷管中的超声速流动简化为理想气体的一维等熵稳定流动,理论分析了喷管内速度、比容、压力和温度随着流道截面积的变化,并给出喷管出口参数和临界参数... 超声速流动在激光辅助冷凝抑制的同位素分离(SILARC)过程中起重要作用。将氩气在锥形喷管中的超声速流动简化为理想气体的一维等熵稳定流动,理论分析了喷管内速度、比容、压力和温度随着流道截面积的变化,并给出喷管出口参数和临界参数。重点研究了喷管张角对氩气超声速流动参数的影响。分析结果表明,随着流动的进行和流通面积的增大,速度迅速增大但逐渐趋于一个定值;温度、压力、比容则不断降低,这三个参数同样存在一个极限值。锥形喷管的张角对流动参数有一定的影响,随着角度的增大,速度和马赫数不断增大,但增幅却越来越小,且速度的增长幅度远不如马赫数的增长。背压对喷管出口流量和流动参数的影响显著,当背压不超过临界压力时,出口流量始终等于临界流量,背压降低则出口速度不断升高而出口温度却持续降低。 展开更多

关键词 超声速射流 锥形喷管 理论分析 流动参数变化规律 喷管张角 出口参数

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石墨表面双辉等离子Ta/TaC涂层抗热震性能研究

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作者 王彦 杨凯 +3 位作者 吕绪明 党博 魏东博 张平则 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第23期42-50,共9页

为了改善石墨电极表面涂层与基体间因力学性能及热膨胀系数差异而导致的热失配问题,采用双层辉光等离子表面渗金属技术在石墨表面分别制备了Ta、TaC涂层和Ta/TaC复合涂层。XRD结果表明,Ta涂层表面物相主要由Ta、Ta_(4)C_(3)和Ta_(2)C构... 为了改善石墨电极表面涂层与基体间因力学性能及热膨胀系数差异而导致的热失配问题,采用双层辉光等离子表面渗金属技术在石墨表面分别制备了Ta、TaC涂层和Ta/TaC复合涂层。XRD结果表明,Ta涂层表面物相主要由Ta、Ta_(4)C_(3)和Ta_(2)C构成,TaC和Ta/TaC涂层表面为纯TaC相。SEM结果表明,所有涂层均由涂层-基体互扩散层和表面沉积层组成,且内部均匀致密。相较于TaC物相,Ta单质更容易扩散进入石墨基体;相同条件下TaC在Ta上生长速率更快。力学性能测试结果表明,Ta涂层作为TaC涂层和石墨之间的过渡层,因其良好的物理缓冲作用能够有效提高TaC涂层与基体的结合强度和显微硬度。热震结果表明,在室温与650℃之间循环40次后,单层TaC涂层因极大的应力失配产生严重崩裂而剥落;Ta/TaC复合涂层因Ta过渡层的存在有效缓解了冷热循环过程中的应力失配问题,热冲击后表面未发现裂纹且膜基界面结合依旧良好,涂层的抗热冲击性能得到显著提高。 展开更多

关键词 石墨电极 碳化钽 复合涂层 双辉 抗热震性能

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轴承副接触对立式转子系统动力学行为的影响研究

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作者 刘奇瑞 唐长亮 +1 位作者 吴庭苇 白宇杰 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期28-34,42,共8页

考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共... 考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共振峰值,轴承副接触区变化将触发低频进动;随着连接刚度增大,轴尖磨损状态将发生从圆环接触逐渐向偏磨接触最终向大范围圆环接触的转变;当处于边界润滑时,滑动摩擦系数不会对转子系统产生影响,处于干摩擦状态时,滑动摩擦系数增加将加速系统产生偏磨;研究结果对立式转子系统动力学优化设计具有重要意义。 展开更多

关键词 振动与波 轴承 轴尖-宝石轴承副 立式转子系统 连接刚度 摩擦系数

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AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能

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作者 吕绪明 张云汉 +2 位作者 石国华 王嘉炜 孙晓红 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期659-665,共7页

AlN陶瓷硬度高、脆性大,难以烧结致密,作为熔炼容器时会因高温变形或被温度变化引起热冲击破坏。将YAlO_(3)作为颗粒增强相加入AlN中,通过无压烧结方法制备AlN/YAlO_(3)复合陶瓷,研究不同温度下AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能,分析... AlN陶瓷硬度高、脆性大,难以烧结致密,作为熔炼容器时会因高温变形或被温度变化引起热冲击破坏。将YAlO_(3)作为颗粒增强相加入AlN中,通过无压烧结方法制备AlN/YAlO_(3)复合陶瓷,研究不同温度下AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗热震性能,分析热震前后AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的物相结构、断口形貌和表面形貌,并阐明热震损伤机理。结果表明,在AlN陶瓷中加入YAlO_(3)能够促进AlN陶瓷的烧结,将致密度提升至98.37%,同时细化晶粒,提高AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和抗热震性能。在温度较高的热震试验中,当热震温度升高至600℃后,AlN/YAlO_(3)复合陶瓷的抗弯强度和残余强度保持率显著高于AlN陶瓷,表明添加YAlO_(3)能够有效提高AlN陶瓷的抗热震性能,这主要归因于微裂纹增韧及裂纹的偏折、分叉等机制的协同作用减缓了AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度的降低速度。此外,当热震温度达到1 000℃时,AlN发生氧化生成Al_(2)O_(3),导致AlN/YAlO_(3)复合陶瓷抗弯强度降低。 展开更多

关键词 AlN/YAlO_(3)复合陶瓷 抗热震性能 抗弯强度 强度保持率 表面形貌 断口形貌

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基于灰色评估理论的某旋转机械的可靠性分配 被引量：5

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作者 钱毅 江超 +1 位作者 李楠 李欣业 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1335-1340,共6页

为解决在产品研发初期可靠性分配数据信息缺乏,以及影响因素的不确定性和主观评估的局限性等问题,提出了一种结合专家知识经验和能够有效处理不确定信息的灰色评估理论的可靠性分配方法。其核心是采用灰色关联分析方法修正专家对影响因... 为解决在产品研发初期可靠性分配数据信息缺乏,以及影响因素的不确定性和主观评估的局限性等问题,提出了一种结合专家知识经验和能够有效处理不确定信息的灰色评估理论的可靠性分配方法。其核心是采用灰色关联分析方法修正专家对影响因素组合权重的评分结果,得到影响因素的综合权重值后将整体的可靠性指标线性地分配到各部件。以复杂程度、技术难度、重要程度和环境条件作为影响因素,基于四级灰色评估法处理专家评分结果对某旋转机械产品的各部件的可靠性进行了分配,所得结果与旧机型的故障统计数据吻合良好,表明该方法具有较好的有效性和适用性。 展开更多

关键词 可靠性分配 灰色系统理论 灰色关联分析 旋转机械

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复合材料高速转筒的区间非概率可靠性分析 被引量：2

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作者 钱毅 王文才 +1 位作者 李楠 李欣业 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第12期40-46,共7页

复合材料受测试成本、测试周期及测试环境的影响,难以得到其性能参数的概率密度分布函数,因而无法用准确的概率变量描述。文中将复合材料性能参数视为区间变量,基于凸集理论并结合泰勒展开法,通过计算高速转筒的可靠性指标得到其可靠性... 复合材料受测试成本、测试周期及测试环境的影响,难以得到其性能参数的概率密度分布函数,因而无法用准确的概率变量描述。文中将复合材料性能参数视为区间变量,基于凸集理论并结合泰勒展开法,通过计算高速转筒的可靠性指标得到其可靠性水平。将此结果与基于概率不确定性分析的结果进行对比发现基于区间不确定性的结果较为保守。该方法适用于试验数据较少或仅能确定参数分布范围时的结构可靠性分析,亦可作为基于概率不确定性可靠性分析的有益补充。 展开更多

关键词 复合材料结构 高速旋转筒体 区间变量 非概率可靠性

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纯铜表面Ta-W合金层的抗高温氧化及摩擦行为 被引量：2

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作者 吕绪明 江涛 +4 位作者 张云汉 苑建志 杨凯 党博 张平则 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期100-104,共5页

采用双辉等离子渗金属技术在纯铜表面通过添加过渡层金属钽制备Ta-W合金层,通过在400℃下恒温氧化试验对比分析铜基体与Ta-W合金层的氧化性能,利用纳米压入和摩擦磨损试验评价Ta-W合金层的硬度和高温耐磨性能。结果表明,Ta-W合金层以胞... 采用双辉等离子渗金属技术在纯铜表面通过添加过渡层金属钽制备Ta-W合金层,通过在400℃下恒温氧化试验对比分析铜基体与Ta-W合金层的氧化性能,利用纳米压入和摩擦磨损试验评价Ta-W合金层的硬度和高温耐磨性能。结果表明,Ta-W合金层以胞状结构为主,均匀致密,厚度约为13μm,各层间元素含量呈梯度分布,界面结合良好,表面为单一的α-W相。在400℃恒温氧化50 h后,纯铜基体的氧化增重为13.9 mg/cm^(2),Ta-W合金层的氧化增重为4.6 mg/cm^(2),仅为纯铜基体的33.1%。Ta-W合金氧化试验后形成的氧化膜由WO和WO组成,连续致密、无缺陷,完整地覆盖住基体,有效阻碍了氧原子渗入基体,显著改善了纯铜基体的抗氧化性能。与纯铜基体相比,Ta-W合金层的表面纳米硬度从1.07 GPa提高到11.99 GPa,硬度显著提升;Ta-W合金层的平均摩擦系数变化不大,但摩擦系数的波动幅度显著降低,比磨损率由基体的13.77×10mm^(3)/(N·m)降至Ta-W合金层的7.24×10mm^(3)/(N·m),耐磨性得到提高,纯铜基体的磨损机制主要是粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损的共同作用,而Ta-W合金层则表现出轻微的磨粒磨损。 展开更多

关键词 双辉等离子渗金属 Ta-W合金层 微观结构 高温氧化 耐磨性能

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纯铌表面渗碳层的结构与摩擦磨损性能 被引量：2

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作者 吕绪明 张云汉 +1 位作者 江涛 李云飞 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期73-78,共6页

采用真空渗碳技术对纯铌进行表面渗碳处理,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗碳层的微观形貌、元素分布和物相结构,通过表面划痕、纳米压痕和摩擦磨损实验评价渗碳层与基体的结合强度、硬度和耐磨性能。结果表明:纯铌... 采用真空渗碳技术对纯铌进行表面渗碳处理,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗碳层的微观形貌、元素分布和物相结构,通过表面划痕、纳米压痕和摩擦磨损实验评价渗碳层与基体的结合强度、硬度和耐磨性能。结果表明:纯铌经1 400℃渗碳12 h后的渗层厚度约为37.8μm,由内、外两层组成,外层全部为NbC相,内层包含NbC和Nb_(2)C两种物相,致密均匀,没有孔洞和裂纹,与基体结合性能良好。通过渗碳极大地提高了纯铌基体的硬度和弹性模量,表面纳米硬度从1.8 GPa提高到23.5 GPa。与纯铌相比,与Si_(3)N_(4)摩擦副配对摩擦过程中渗碳层的摩擦系数从1.03降至0.62,比磨损率由21.6×10^(-5) mm^(3)/(N·m)降至1.12×10^(-5) mm^(3)/(N·m),耐磨性得到提高。纯铌表面出现严重的磨损,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,而渗碳后的材料由于硬质相NbC的存在,仅发生轻微磨损,磨损机制为磨粒磨损。 展开更多

关键词 纯铌 碳化铌 真空渗碳 微观结构 耐磨性能

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纯铜表面等离子渗钽层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能 被引量：1

9

作者 吕绪明 何荧 +3 位作者 江涛 杨凯 党博 张平则 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期219-226,共8页

目的提高纯铜表面等离子渗钽层的耐磨性能和耐腐蚀性能。方法采用双辉等离子表面合金化技术在纯铜表面制备渗钽层。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗钽层的微观形貌、元素分布和物相结构。利用纳米压入和表面划痕试... 目的提高纯铜表面等离子渗钽层的耐磨性能和耐腐蚀性能。方法采用双辉等离子表面合金化技术在纯铜表面制备渗钽层。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗钽层的微观形貌、元素分布和物相结构。利用纳米压入和表面划痕试验测量渗钽层的硬度和与基体的结合强度。通过摩擦磨损和电化学试验评价渗钽层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果使用双层辉光等离子表面合金化技术可以在纯铜表面制备出组织致密均匀、内部无孔隙的渗钽层,与基体结合良好,膜层厚度约为12μm且与基体存在3μm厚的互扩散过渡层。渗层物相主要为α-Ta,与基体的结合力为25.8 N,渗Ta处理后,试样表面纳米硬度从1.5 GPa提高到7.0 GPa。与纯铜基体相比,渗钽层的摩擦因数从1.15降低到0.82,比磨损率由基体的46.97×10^(−5) mm^(3)/(N·m)降至渗钽层的22.91×10^(−5) mm^(3)/(N·m),耐磨性得到提高。纯铜基体主要表现出黏着磨损现象,而渗钽层则表现出轻微的磨粒磨损。渗钽试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位和极化电阻均显著提高,自腐蚀电流密度下降,耐腐蚀性能优异,渗钽层对基体起到很好的腐蚀保护作用。结论通过双层辉光等离子表面合金化技术在纯铜表面制备得到致密均匀的渗钽层,可有效地提高纯铜的耐磨性能和耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 纯铜 双层辉光等离子合金化 渗钽层 微观结构 耐磨性能 耐腐蚀性能

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球面螺旋槽轴承特性的数值仿真分析 被引量：6

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作者 盛誉 周陈龙 +1 位作者 路昕 凌乃阳 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期725-730,共6页

以球面螺旋槽轴承为研究对象,采用有限体积法对螺旋槽轴承油膜流场进行数值计算方法验证和数值模拟分析。数值结果与近似解析解的相对偏差较小,约为1%~2%,计算方法的准确性得到了保证。研究结果表明,在静态特性方面,轴承在同心稳定运转... 以球面螺旋槽轴承为研究对象,采用有限体积法对螺旋槽轴承油膜流场进行数值计算方法验证和数值模拟分析。数值结果与近似解析解的相对偏差较小,约为1%~2%,计算方法的准确性得到了保证。研究结果表明,在静态特性方面,轴承在同心稳定运转情况下,油膜对球轴承的轴向承载力随轴承转速和润滑油黏性系数的增加呈线性增加;摩擦功耗随黏性系数和转速平方的增加呈线性增加。动态特性方面,螺旋槽轴承的阻尼系数与转速无关,仅与介质黏性系数有关,且阻尼系数随黏性系数的增加呈线性增加。 展开更多

关键词 球面螺旋槽轴承 流场计算 静态特性 动态特性

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变厚度旋转圆柱壳的自由振动研究

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作者 李涵 李欣业 +3 位作者 白斌 钱毅 桑建兵 李想 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1258-1265,共8页

为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的... 为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的自由振动进行研究。考虑科氏力与离心力的影响,基于Sanders壳理论,将圆柱壳的位移场近似展开为Chebyshev多项式与边界函数乘积的形式,计算变厚度旋转圆柱壳的动能与势能,再根据Ritz方法获得变厚度旋转圆柱壳的频率方程。在此基础上,将所得结果与已有文献中的结果进行比较,验证了建模方法的准确性,并对计算结果进行了收敛性研究。最后比较了不同厚度变化形式下旋转圆柱壳的自由振动,并讨论了转速、厚度变化参数、圆柱壳长径比等参数对变厚度旋转圆柱壳自由振动的影响。 展开更多

关键词 自由振动 变厚度旋转圆柱壳 固有频率 Chebyshev-Ritz法

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轴承摩擦磨损对柔性支承转子动力响应特性的影响 被引量：4

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作者 吴庭苇 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期715-724,共10页

柔性支承转子中唯一的动静接触组件为轴承,由轴和窝组成。轴和窝之间的摩擦对转子的动力响应特性有直接影响,研究其影响机理是轴承设计和优化的重要前提。本文建立了轴承的非刚性连接模型,并将其引入柔性支承转子模型中;从理论上研究不... 柔性支承转子中唯一的动静接触组件为轴承,由轴和窝组成。轴和窝之间的摩擦对转子的动力响应特性有直接影响,研究其影响机理是轴承设计和优化的重要前提。本文建立了轴承的非刚性连接模型,并将其引入柔性支承转子模型中;从理论上研究不同轴承摩擦磨损程度对转子动力响应的影响;计算并分析了轴承摩擦磨损状态下转子的动力响应特性;分析了轴承磨损导致转子进动失效时转子释放的最大能量。研究结果表明,随着轴承摩擦磨损程度的加深,转子的振幅增大,转子出现二阶进动现象,磨损严重时伴随出现拟周期运动。轴承摩擦磨损可能导致转子出现不同的失效模式,转子做二阶进动和拟周期运动时会使失效转子释放的最大能量大幅增加。研究结果可为柔性支承转子的轴承优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 轴承 摩擦 转子动力响应特性 失效

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含氟酰基沉积物气化反应原料利用率提高工艺研究

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作者 贾延辉 冯申 张淑霞 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期292-298,共7页

为提高旋转圆筒内含氟酰基沉积物气化反应中三氟化溴(BrF_(3))的利用率,本文设计了静态反应极限实验、工作条件优化实验以及多级回收复用工艺实验。静态反应极限实验证明BrF_(3)与沉积物之间可完全反应,且气化反应速率与BrF_(3)压强呈... 为提高旋转圆筒内含氟酰基沉积物气化反应中三氟化溴(BrF_(3))的利用率,本文设计了静态反应极限实验、工作条件优化实验以及多级回收复用工艺实验。静态反应极限实验证明BrF_(3)与沉积物之间可完全反应,且气化反应速率与BrF_(3)压强呈正比关系,沉积物与BrF_(3)之间化学反应动力学方程的反应级数大于1;改变旋转圆筒压强条件,增大了BrF_(3)滞留质量和圆筒温度,BrF_(3)一次利用率由3.75%提高至9.20%;采用多级回收复用工艺流程,BrF_(3)综合利用率提高至78.57%,大幅提升了气化技术的工业应用经济性。 展开更多

关键词 含氟酰基沉积物 气化反应 一次利用率 综合利用率

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柔性转子-支承系统有限元仿真及多目标优化设计 被引量：1

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作者 姜磊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期327-334,共8页

转子-支承系统动力学分析及参数优化是高速旋转机械设计的基础。本文采用有限元软件建立了双转盘柔性转子-支承系统有限元仿真模型,对系统的稳定性和过临界响应进行了求解分析。基于有限元软件命令流和粒子群智能优化算法开发了多目标... 转子-支承系统动力学分析及参数优化是高速旋转机械设计的基础。本文采用有限元软件建立了双转盘柔性转子-支承系统有限元仿真模型,对系统的稳定性和过临界响应进行了求解分析。基于有限元软件命令流和粒子群智能优化算法开发了多目标优化程序,对建立的转子-支承系统的支承参数和中轴尺寸参数进行了优化计算。综合比较以稳定性最优和过临界响应最优为目标的参数优化结果,给出了转子高速运行阶段采用稳定性优化参数结果,而启动阶段以过临界响应优化结果对支承参数进行调整的方案。 展开更多

关键词 柔性转子 转子-支承系统 有限元分析 多目标优化设计

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一种柔性支承转子系统的地震动响应分析 被引量：1

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作者 白宇杰 李诗图 杨璇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期292-298,共7页

以工作在柔性支承上的超高速转子系统为对象,研究支撑框架对系统地震动响应的影响。采用欧进萍改进的地震波模型作为输入载荷,碰摩力模型模拟动静件之间的碰摩过程,以拉格朗日方法建立了系统的动力学模型。计算分析了支撑框架对地震动... 以工作在柔性支承上的超高速转子系统为对象,研究支撑框架对系统地震动响应的影响。采用欧进萍改进的地震波模型作为输入载荷,碰摩力模型模拟动静件之间的碰摩过程,以拉格朗日方法建立了系统的动力学模型。计算分析了支撑框架对地震动响应中时域波形、碰摩时间、最大振幅的影响。结果表明:转子系统和支撑框架地震动响应呈现出一致的规律,转子振幅约是支撑框架的1.5倍;最大振幅和碰摩时间随支撑框架刚度单调增长、随质量单调减小、随阻尼单调减小;支撑框架基频是影响转子系统地震动响应的关键因素;在工程设计中应先从保持基频不变的思路出发,如果支撑框架质量增加不可避免,而刚度又增无可增,则可增加支撑框架上的阻尼。 展开更多

关键词 超高速 支撑框架 地震动响应

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