航空燃气涡轮发动机碰摩研究现状与展望 被引量：4

1

作者 于平超 陶玄君 +3 位作者 刘中华 曾振坤 蒋紫菡 张大义 《航空发动机》 北大核心 2023年第1期1-17,共17页

转静件碰摩是航空发动机中常见的故障现象,对发动机的安全可靠运转具有重要影响。从力学本质上,碰摩具有多物理场耦合、跨尺度和强非线性特征,碰摩结构的动力学行为极为复杂。主要以航空发动机工程需求为出发点,介绍了航空发动机中碰摩... 转静件碰摩是航空发动机中常见的故障现象,对发动机的安全可靠运转具有重要影响。从力学本质上,碰摩具有多物理场耦合、跨尺度和强非线性特征,碰摩结构的动力学行为极为复杂。主要以航空发动机工程需求为出发点,介绍了航空发动机中碰摩类型、碰摩力学效应及其引起的结构件损伤或失效形式;从碰摩局部力学模型和整体力学模型两方面梳理了碰摩动力学建模的主要成果;阐述了转子、叶片-盘-机匣、旋转壳体等结构件在碰摩过程中的非线性动力学行为的研究进展。对今后航空发动机碰摩研究的发展方向和工作重点进行了展望,提出要进一步完善和发展碰摩局部力学行为、跨尺度力学模型和非线性碰摩动力学特性相关理论技术,并针对当前工程亟需建立转静件碰摩损伤评估与危害度评价方法。 展开更多

关键词 碰摩 航空发动机 动力学模型 非线性行为

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航空发动机外部附件振动试验载荷谱编制 被引量：4

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作者 李继世 张大义 +3 位作者 黄爱萍 王光卫 刘春鹏 石群燕 《航空发动机》 北大核心 2021年第3期53-59,共7页

编制准确有效的航空发动机附件系统振动试验载荷谱是提高振动环境试验有效性,从而提高附件可靠性的关键手段。针对行业中采用的振动环境试验载荷谱不能准确考虑实际发动机外部振动环境特征,严重影响振动环境试验有效性的现状,基于涡扇... 编制准确有效的航空发动机附件系统振动试验载荷谱是提高振动环境试验有效性,从而提高附件可靠性的关键手段。针对行业中采用的振动环境试验载荷谱不能准确考虑实际发动机外部振动环境特征,严重影响振动环境试验有效性的现状,基于涡扇发动机外部振动环境实测数据,采用离散频谱校正技术和工程截取法将简谐与随机2类振动信号进行分离,并充分考虑振动环境的非确定性和多工况影响,统计归纳获得2类振动信号的上限值,划分频段并简化实测谱,编制适用于共振驻留试验的简谐振动试验载荷谱和随机振动试验的随机振动试验载荷谱。结果表明:采用离散频谱校正技术对简谐振动信息具有良好的识别精度,在强噪声影响下幅值识别误差仍控制在5%以内;采用工程截取法提取随机振动组分具有较高的效率;频谱分频段简化编制载荷谱的方法既能保留振动能量的频域分布特征,又具有良好的工程应用便捷性。基于实测振动数据所编制的载荷谱能够为航空发动机外部附件的振动环境试验提供关键输入。 展开更多

关键词 附件系统 振动环境试验 载荷谱 航空发动机

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燃气涡轮发动机关键部件疲劳小裂纹研究进展 被引量：3

3

作者 赵高乐 齐红宇 +2 位作者 李少林 杨晓光 石多奇 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期819-865,共47页

疲劳小裂纹扩展作为疲劳开裂过程中的关键阶段之一,显著影响着材料和结构的疲劳断裂过程.因具有速率波动和扩展路径偏转等特点,小裂纹效应给材料和结构疲劳寿命预测结果带来了不确定性,从而影响燃气涡轮发动机等机械结构的服役安全.本... 疲劳小裂纹扩展作为疲劳开裂过程中的关键阶段之一,显著影响着材料和结构的疲劳断裂过程.因具有速率波动和扩展路径偏转等特点,小裂纹效应给材料和结构疲劳寿命预测结果带来了不确定性,从而影响燃气涡轮发动机等机械结构的服役安全.本文围绕燃气涡轮发动机关键部件材料的疲劳小裂纹扩展问题,首先总结了当前疲劳小裂纹的扩展规律及其对疲劳寿命的影响规律;其次,针对先进燃气涡轮发动机关键部件常用的多晶合金和单晶合金,揭示了疲劳小裂纹的萌生和扩展机理;再次,对疲劳小裂纹扩展模型进行了总结,且指出了各模型的优缺点;从次,重点针对先进燃气涡轮发动机热端部件的工作环境,综述了热腐蚀/氧化介质中的疲劳小裂纹扩展行为和模型;最后,对当前疲劳小裂纹相关研究进行了总结,且结合燃气涡轮发动机领域提出了未来的研究趋势与方向.本文以期为先进燃气涡轮发动机关键部件的设计、安全评估和寿命预测提供理论知识和科学方法. 展开更多

关键词 燃气涡轮发动机 疲劳小裂纹 扩展模型 腐蚀疲劳 安全评估 寿命预测

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考虑表面形貌影响的八隅体点阵结构换热性能优化设计方法研究

4

作者 李浩然 胡殿印 +2 位作者 潘锦超 赵炎 王荣桥 《推进技术》 北大核心 2025年第8期275-284,共10页

八隅体点阵结构因强化换热效果显著,成为新一代高超声速空天发动机热管理系统的优选结构。受限于制造精度及机加工可达性,增材制造制备的八隅体点阵结构具有复杂表面形貌。然而,其对换热效果的影响机理尚未完善。为此,本文建立了八隅体... 八隅体点阵结构因强化换热效果显著,成为新一代高超声速空天发动机热管理系统的优选结构。受限于制造精度及机加工可达性,增材制造制备的八隅体点阵结构具有复杂表面形貌。然而,其对换热效果的影响机理尚未完善。为此,本文建立了八隅体点阵结构的换热及流动特性数值模拟方法,探明了表面形貌对八隅体点阵换热的影响机理,并量化其对不同尺寸单胞换热效果的影响程度。在此基础上,采用响应面法和差分进化算法建立了考虑表面形貌影响的八隅体点阵结构优化设计方法。结果表明,粗糙表面通过增强对流换热、促进流体掺混,使得努塞尔数和摩擦因子最高提升4.4%,25%。相比于理想点阵结构,考虑粗糙表面影响的最优点阵结构在相同换热性能下可减重3%。 展开更多

关键词 点阵结构 增材制造 表面形貌 强化换热 优化设计

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激光冲击强化对外物损伤叶片前缘的疲劳强度影响研究 被引量：1

5

作者 陆炜鑫 胡殿印 +5 位作者 鄢林 毛建兴 郭小军 单晓明 张永康 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期201-209,共9页

为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约... 为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约37%。同时,开展了激光冲击强化以及外物损伤后的残余应力/应变场数值仿真,结合Kitagawa-Takahashi(K-T)图法建立了考虑外物损伤与激光冲击强化的疲劳强度预测方法,与试验结果相比平均误差为7.3%,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 离心叶轮 叶片前缘 外物损伤 激光冲击强化 疲劳强度 K-T图法

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铰接连接结构动态响应与强度计算方法

6

作者 葛翔赟 林丹 张大义 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第A01期37-42,46,共7页

针对使用铰链连接结构的曲柄连杆可动机构,分别建立其刚性多体系统和刚-柔耦合多体系统模型,并在同一运动控制规律下分析柔性构件弹性变形存在与否对运动机构动态响应和约束载荷的影响。对可调机构建立刚-柔耦合模型,对不同速度的系统... 针对使用铰链连接结构的曲柄连杆可动机构,分别建立其刚性多体系统和刚-柔耦合多体系统模型,并在同一运动控制规律下分析柔性构件弹性变形存在与否对运动机构动态响应和约束载荷的影响。对可调机构建立刚-柔耦合模型,对不同速度的系统运动规律下研究构件惯性项和杆件所受约束的载荷-时间关系,分析在同位移关系下惯性项与外力项的变化关系。最后利用多体动力学商业分析软件将多体动力学计算结果作为输入,使用有限元软件实现全运动过程中强度计算分析。 展开更多

关键词 铰接结构 动态响应 多体动力学

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基于渗流-应力耦合的陶瓷纤维编织密封泄漏特性仿真研究

7

作者 王荣桥 乔格 +4 位作者 左平 毛建兴 陈高翔 张晓杰 胡殿印 《润滑与密封》 北大核心 2025年第8期11-17,共7页

针对陶瓷纤维编织密封泄漏性能研究多基于一维理论模型,无法描述密封件内部的气体渗流状态,难以支撑密封件的详细设计。开展新型陶瓷纤维编织密封的泄漏和变形行为数值仿真研究,通过建立陶瓷纤维编织密封的多孔介质渗流-应力耦合求解模... 针对陶瓷纤维编织密封泄漏性能研究多基于一维理论模型,无法描述密封件内部的气体渗流状态,难以支撑密封件的详细设计。开展新型陶瓷纤维编织密封的泄漏和变形行为数值仿真研究,通过建立陶瓷纤维编织密封的多孔介质渗流-应力耦合求解模型,在渗透压差的基础上,进一步量化了压缩量和填充密度等因素对泄漏量的影响规律,并对比不同截面形状的密封结构的密封性能。结果表明:泄漏量随填充密度和压缩量的增大呈线性减小,在10 kPa渗透压差下,填充密度从0.15 g/cm^(3)提高到0.20 g/cm^(3),泄漏量降低18.39%,压缩量从1 mm变为2 mm,泄漏量降低29%。接近方形截面的密封结构比圆形截面密封结构的密封性能更好,在0.25 MPa渗透压差下,R=1 mm的近似方形编织截面密封件的泄漏量比R=5 mm的圆形编织截面密封件的泄漏量低44%。研究结果可为陶瓷纤维编织密封在变几何涡轮上的应用提供理论及方法支撑。 展开更多

关键词 纤维编织密封 泄漏特性 渗流-应力耦合模型 密封性能 多孔介质

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基于机器学习算法模型的焊接接头疲劳寿命预测 被引量：2

8

作者 徐梦悦 齐红宇 +2 位作者 李少林 石多奇 杨晓光 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期96-102,共7页

焊接接头具有非均匀的微观组织和梯度过渡的力学性能及随机分布的焊接缺陷等特征,相较于其他结构更容易产生疲劳断裂,特别是焊接接头的疲劳载荷下的强度和寿命问题已成为工程界和学术界的研究热点。为了研究焊接接头的疲劳行为,开展了... 焊接接头具有非均匀的微观组织和梯度过渡的力学性能及随机分布的焊接缺陷等特征,相较于其他结构更容易产生疲劳断裂,特别是焊接接头的疲劳载荷下的强度和寿命问题已成为工程界和学术界的研究热点。为了研究焊接接头的疲劳行为,开展了基于随机森林(RF)模型的焊接接头疲劳寿命预测模型的全新研究。通过采用RF和轻梯度提升机(LightGBM)2种不同的机器学习算法模型对焊接接头的疲劳数据集进行分析和预测,从中选择预测性能更优的机器学习模型;通过比较在不同几何形状下疲劳寿命的预测结果,评估几何形状对机器学习模型预测性能的影响;利用RF算法对输入条件进行重要度排序,分析焊接接头疲劳寿命的影响因素;通过计算模型在不同材料下的疲劳寿命结果验证机器学习模型的泛化能力。结果表明:机器学习模型对不同几何形状的焊接接头疲劳寿命的预测效果较好,且可用于预测在不同材料下的焊接接头疲劳寿命。研究结果对焊接结构的强度设计与焊接工艺参数优化等具有重要意义。 展开更多

关键词 机器学习 随机森林算法 轻梯度提升机算法 焊接接头 疲劳寿命 几何形状 预测模型

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套齿连接结构力学模型及其刚度影响因素 被引量：5

9

作者 朱彬 杨诚 +1 位作者 刘烨辉 张大义 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第A01期86-90,94,共6页

针对航空发动机套齿连接结构,建立考虑齿面啮合和定心面接触影响的刚度解析模型,并分析套齿连接结构等效刚度的关键影响参数及影响规律。研究结果表明:所建立的解析模型可以准确地反映横向载荷等参数对等效刚度的影响,并且与考虑非线性... 针对航空发动机套齿连接结构,建立考虑齿面啮合和定心面接触影响的刚度解析模型,并分析套齿连接结构等效刚度的关键影响参数及影响规律。研究结果表明:所建立的解析模型可以准确地反映横向载荷等参数对等效刚度的影响,并且与考虑非线性接触的有限元模型相比,显著提高了计算效率。套齿连接结构等效刚度随横向载荷、扭矩、定心面紧度的增大而增大。当定心面紧度在(-0.02~0.02)mm范围内时,套齿连接结构刚度对定心面紧度变化较为敏感。定心面采用过盈配合,可以提高套齿连接结构整体刚度的稳定性,并且减小套齿连接结构的局部刚度损失。 展开更多

关键词 套齿连接 刚度 接触 扭矩 定心面

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考虑服役微结构状态的镍基合金低周疲劳寿命预测方法 被引量：2

10

作者 谭龙 杨晓光 +2 位作者 孙燕涛 范永升 石多奇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期80-87,共8页

定向凝固/单晶镍基合金在服役过程中受高温、外载和时间的复杂影响会发生微结构退化,从而导致其低周疲劳性能降低。为了预测微结构退化镍基合金的低周疲劳寿命,探索材料微结构退化导致疲劳寿命缩短的机理,假定材料在标准热处理状态下承... 定向凝固/单晶镍基合金在服役过程中受高温、外载和时间的复杂影响会发生微结构退化,从而导致其低周疲劳性能降低。为了预测微结构退化镍基合金的低周疲劳寿命,探索材料微结构退化导致疲劳寿命缩短的机理,假定材料在标准热处理状态下承受更大载荷而不改变材料在给定载荷下的疲劳损伤机制和规律,基于连续损伤力学和应变能密度理论建立了考虑微结构状态的镍基合金寿命预测方法。采用前期开展的微结构粗化/筏化DZ125镍基合金低周疲劳试验结果,对两种模型预测结果进行了验证。结果表明:两种模型预测结果与试验结果相吻合,模型预测结果控制在±3倍分散带内。考虑微结构状态的疲劳寿命预测方法能够有效地捕捉微结构粗化/筏化对合金低周疲劳寿命的劣化作用。该方法将高温部件的疲劳性能评估在传统的载荷-寿命二维平面上增加了考虑时间作用的微结构退化维度。 展开更多

关键词 高温合金 微结构退化 低周疲劳 损伤力学 应变能密度 寿命预测

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适用于优化建筑结构声振特性的多重模态减缩策略 被引量：2

11

作者 黄行蓉 姚毅 张大义 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1015-1023,共9页

建筑结构的声振特性是衡量建筑舒适性的重要指标之一,也是直接影响建筑使用寿命的重要因素,开展建筑结构声振特性优化的设计方法研究具有重要的工程意义。以建筑结构为研究对象,将其看作声固耦合系统——固体域为混凝土材质的楼板和墙... 建筑结构的声振特性是衡量建筑舒适性的重要指标之一,也是直接影响建筑使用寿命的重要因素,开展建筑结构声振特性优化的设计方法研究具有重要的工程意义。以建筑结构为研究对象,将其看作声固耦合系统——固体域为混凝土材质的楼板和墙壁板构成的长方体结构,结构内部腔体填满可压缩空气。引入分支模态发展了多重模态综合理论,建立了基于子结构固定界面模态、连接面分支模态和声学体自由子结构模态的减缩模型,极大地提升了声固耦合系统声振特性的分析效率;基于该减缩模型发展了一套建筑结构内部声压级优化方法,重点分析了建筑结构内部声压级与墙壁厚度、楼板-墙壁连接面上刚度之间的定量关系,并以腔体内部平均声压级为优化指标给出了优化策略。本文所提出方法和分析结果可为建筑结构声振特性的分析和设计提供参考。 展开更多

关键词 声模态 声固耦合 模态综合 固定界面模态 分支模态

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本研一体化的多功能转子动力学实验平台开发 被引量：3

12

作者 张大义 曾振坤 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2023年第1期133-137,共5页

转子系统的振动问题是航空航天航海等多个工程领域非常关注的技术瓶颈问题。该文针对本科生和研究生关于转子系统振动教学需求,设计并搭建了包括驱动控制系统、振动测试系统和实验转子系统的多功能实验平台,有限元数值仿真校核结果说明... 转子系统的振动问题是航空航天航海等多个工程领域非常关注的技术瓶颈问题。该文针对本科生和研究生关于转子系统振动教学需求,设计并搭建了包括驱动控制系统、振动测试系统和实验转子系统的多功能实验平台,有限元数值仿真校核结果说明平台刚度和振动特性满足使用需求。该平台可用于开展转子临界转速、多种因素对转子动力学特性影响、转静子碰摩、支承刚度不对称、支承不对中等内容的教学实验,取得了良好的教学效果。 展开更多

关键词 本研一体化 转子动力学 教学实验平台 振动测试

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变弯度导叶铰接位置对风扇振动特性的影响 被引量：1

13

作者 张晓杰 毛建兴 +4 位作者 李洪波 刘茜 赵炎 王荣桥 胡殿印 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期205-217,共13页

针对变弯度导叶尾迹激励引起的转子叶片共振,基于谐响应模态叠加法对风扇转子进行强迫振动分析,研究了不同铰接位置的变弯度导叶对风扇气动性能及其振动特性的影响。结果表明,随着铰接位置向尾缘移动,风扇转子流量、压比和效率增加,稳... 针对变弯度导叶尾迹激励引起的转子叶片共振,基于谐响应模态叠加法对风扇转子进行强迫振动分析,研究了不同铰接位置的变弯度导叶对风扇气动性能及其振动特性的影响。结果表明,随着铰接位置向尾缘移动,风扇转子流量、压比和效率增加,稳定裕度降低,主要影响下游转子叶根部位的进气角度。在气动激励方面,随着铰接位置后移,转子叶片表面的压力幅值增大,相位变化剧烈,通过将非定常气动力转换到模态空间中,可以看到叶片所受模态气动力在铰接位置为35%C (C为轴向弦长)的情况下达到最大值,后呈现先减小后增加的规律,这与振动响应的变化规律一致。铰接位置对所关注的高阶局部模态的气动阻尼影响较小,最大差异为0.046%。在振动响应方面,转子叶片的振动应力随铰接位置剧烈改变,且为非单调变化。在设计位置处叶片的振动应力最小,在35%C处振动应力达到设计位置的15倍。对于本文所研究的模型及工况,最优铰接位置为45%C,与仅考虑气动性能的25%C不同。因此在变弯度导叶设计时,需要考虑其对叶片振动特性的影响。 展开更多

关键词 航空发动机 变弯度导叶 铰接位置 强迫振动 尾迹激励 气动阻尼 共振

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径向可倾瓦轴承静态特性分析 被引量：1

14

作者 韩院涛 张大义 +3 位作者 赵镇瑶 梁智超 孙赫 张靖煊 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期203-218,共16页

径向可倾瓦轴承具有承载范围大、耐冲击、稳定性好等优点,广泛应用于大型高速旋转机械。为了选用合适参数的轴承,需要对比分析不同参数轴承的静态特性。本文通过有限差分法求解二维Reynolds方程,建立了详细的径向可倾瓦轴承油膜力求解流... 径向可倾瓦轴承具有承载范围大、耐冲击、稳定性好等优点,广泛应用于大型高速旋转机械。为了选用合适参数的轴承,需要对比分析不同参数轴承的静态特性。本文通过有限差分法求解二维Reynolds方程,建立了详细的径向可倾瓦轴承油膜力求解流程,在此基础上获得了轴承的流量、功率损耗、温升等静态特性,进而研究轴承关键参数对静态特性的影响规律。结果表明:可倾瓦轴承的承载力随着偏心率增大非线性增大,主要承载瓦的流量减小,功率损耗和油膜温升增大。宽径比和预负荷系数的增大可以提高轴承的承载力,但功率损耗以及油膜温升也增大;瓦块的支点最好置于瓦块中心位置,以提高承载力;瓦块数量增多可使油膜温升降低,但会降低承载能力。提出了非对称可倾瓦轴承,与对称瓦轴承相比,下瓦包角增大20%的非对称轴承,可使承载力提升31%,油膜温升降低16%。 展开更多

关键词 径向可倾瓦轴承 油膜力 静态特性 关键参数 非对称瓦

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多级多重模态减缩策略及其在转子系统动力学特性分析上的应用

15

作者 姚毅 黄行蓉 +2 位作者 管晓乐 徐迅 张大义 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期737-746,共10页

航空发动机转子部件众多,多部件高维复杂系统计算量大,导致动力学分析困难、计算时间长,进而影响转子结构设计和动力学验证的效率。基于部件模态综合方法,提出一种针对多部件高维复杂系统降维计算的多级模态减缩策略。对每个单独的子结... 航空发动机转子部件众多,多部件高维复杂系统计算量大,导致动力学分析困难、计算时间长,进而影响转子结构设计和动力学验证的效率。基于部件模态综合方法,提出一种针对多部件高维复杂系统降维计算的多级模态减缩策略。对每个单独的子结构利用固定界面模态减缩,并行减缩各子结构的内部自由度,同时完整保留子结构间的耦合关系。通过子结构组合定义新一级的子结构,应用多级模态减缩策略提升降维减缩效果,结合多重模态减缩方法,构建界面分支模态,可显著降低转子有限元模型的维数,同时保留关键子结构的动力学特征和系统整体关键动力学特性。此计算策略被用于某弹用发动机转子系统低维减缩模型的建立,利用减缩模型提升了转子动力学分析的效率,加速轴承刚度参数的优化设计。研究结果表明,与ANSYS计算相比,转子动力学分析所需时间降低了99.5%,精度误差不超过0.1%,该计算策略可用于多部件高维复杂系统的快速分析。 展开更多

关键词 转子动力学 部件模态综合 多级模态减缩 模态减缩 部件优化

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基于拓扑优化的叶盘压电阻尼器性能研究 被引量：2

16

作者 李琳 田开元 +1 位作者 范雨 马皓晔 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1831-1840,共10页

针对压电分支阻尼技术在航空发动机叶盘结构振动抑制问题中的应用,提出了一种拓扑优化方法,可给出限定用量的压电材料在轮盘上的最佳位置,以提升压电分支阻尼的上限。在轮盘上布置压电材料还可防止对叶片通道内流场的影响,避免降低流体... 针对压电分支阻尼技术在航空发动机叶盘结构振动抑制问题中的应用,提出了一种拓扑优化方法,可给出限定用量的压电材料在轮盘上的最佳位置,以提升压电分支阻尼的上限。在轮盘上布置压电材料还可防止对叶片通道内流场的影响,避免降低流体效率。首先,论述了该拓扑优化方法的原理,推导了模态机电耦合系数这一核心参数的计算公式及其与最佳阻尼比、模态应变场的关系。其次,建立了基于模态应变场的压电材料分布拓扑优化方法,可用于任意有限元模型。最后,将该优化方法应用于一个航空发动机压气机叶盘结构模型,分别针对单一和多阶模态进行了压电材料在轮盘上分布的拓扑优化,研究这种铺设方式对各典型模态(轮盘主导、叶片主导、耦合振动)的振动抑制效果。结果表明,在仅采用占轮盘质量5%的压电材料的情况下,优化后的压电阻尼器最多可以为轮盘振动主导模态及叶片-轮盘耦合振动模态提供约13%的模态阻尼比,为叶片主导模态提供的模态阻尼比集中在2%~4%。 展开更多

关键词 压电分支阻尼 叶盘结构 振动抑制 机电耦合系数 拓扑优化

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二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料宏观弹性常数预测及模态试验研究 被引量：19

17

作者 胡殿印 曾雨琪 +3 位作者 张龙 梅文斌 申秀丽 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期465-472,共8页

为了研究二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料振动特性,建立了宏观等效弹性常数预测方法,并在此基础上开展了复合材料平板件的模态分析及试验验证。首先,根据二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料结构特点,建立了基于3次B样条曲线和正弦曲线的单胞... 为了研究二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料振动特性,建立了宏观等效弹性常数预测方法,并在此基础上开展了复合材料平板件的模态分析及试验验证。首先,根据二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料结构特点,建立了基于3次B样条曲线和正弦曲线的单胞模型;然后,利用细观力学有限元法预测了复合材料的宏观等效弹性常数,弹性模量预测结果与文献试验数据的相对误差小于3%;最后,开展了二维编织SiC/SiC陶瓷基复合材料平板件的锤击法模态测试试验,有限元预测的前五阶模态频率与测试结果相比,相对误差均小于4%。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 二维编织 单胞模型 细观力学有限元法 模态试验

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热端部件低温热腐蚀疲劳损伤机理、寿命模型和抗腐蚀设计方法 被引量：10

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作者 赵高乐 齐红宇 +4 位作者 李少林 刘扬 杨晓光 石多奇 孙燕涛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期809-851,共43页

对于沿海地区或海洋环境中使用的航空发动机来说,由于高温、机械载荷和盐雾环境的共同作用,热腐蚀疲劳破坏是影响其热端部件服役寿命的主要因素.本文对热端部件低温热腐蚀疲劳损伤机理、寿命模型和防腐蚀设计方法进行了总结、归纳及评述... 对于沿海地区或海洋环境中使用的航空发动机来说,由于高温、机械载荷和盐雾环境的共同作用,热腐蚀疲劳破坏是影响其热端部件服役寿命的主要因素.本文对热端部件低温热腐蚀疲劳损伤机理、寿命模型和防腐蚀设计方法进行了总结、归纳及评述,提出了未来的研究趋势与发展方向.首先介绍航空发动机热端部件的热腐蚀疲劳故障案例、损伤演化机理;其次,重点分析了低温腐蚀疲劳寿命的唯象模型、损伤力学模型、断裂力学模型以及机器学习模型;再次,对几种代表性的考虑腐蚀演化不同阶段的分段式腐蚀疲劳全寿命模型进行综述,还分析指出了腐蚀疲劳全寿命模型的发展趋势;从次,对航空发动机材料选择、零件制造、结构强度设计和外场运行维护不同阶段的抗腐蚀方法进行了综述.最后,对增材制造零部件的热腐蚀疲劳问题以及无损检测技术、人工智能等与热腐蚀疲劳研究的结合进行了展望. 展开更多

关键词 发动机 热腐蚀 腐蚀疲劳 疲劳寿命模型 强度设计

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空间大载荷石蜡驱动器研制 被引量：3

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作者 张顺杰 王露斯 +3 位作者 聂超 何咏 张小勇 闫晓军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1038-1044,共7页

石蜡驱动器是当前空间非火工驱动器技术领域的研究热点,现有的空间石蜡驱动器主要采用弹性鞘挤压原理,具有摩擦力大、驱动力小等问题。本文针对这些问题,发展了活塞式空间大载荷石蜡驱动器,该驱动器通过活塞结构有效增大了石蜡液压对驱... 石蜡驱动器是当前空间非火工驱动器技术领域的研究热点,现有的空间石蜡驱动器主要采用弹性鞘挤压原理,具有摩擦力大、驱动力小等问题。本文针对这些问题,发展了活塞式空间大载荷石蜡驱动器,该驱动器通过活塞结构有效增大了石蜡液压对驱动杆的作用面积,大幅提高了驱动力;通过双层密封设计和复位弹簧设计,确保了驱动器的密封及复位性能。为了验证该方案,完成了原理样机的制造,开展了摩擦力测试、功能测试、寿命测试等试验。结果表明,采用载荷范围为85~165 N的复位弹簧能推动活塞克服系统摩擦力进行复位,保证了驱动器的自动复位功能;在额定功率40 W(额定电压12 V)下,驱动器的输出位移为6.9 mm,响应时间为20 min,驱动力超过300 N。寿命试验表明,该驱动器寿命超过100次,多次输出位移稳定性好(7 mm左右波动);驱动器密封性能优秀,经历100次作动后,未发现石蜡泄漏。 展开更多

关键词 石蜡驱动器 机构设计 拔销器 非火工 高温驱动器

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含孔隙三维四向编织复合材料力学性能的双尺度分析 被引量：11

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作者 齐泽文 胡殿印 +2 位作者 张龙 曾雨琪 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1873-1879,共7页

为了更精确地对含孔隙三维四向编织复合材料的力学性能进行预测,基于双尺度分析方法分别研究了纤维束中的干斑和基体中的孔穴对三维四向编织复合材料宏观力学性能的影响。在纤维束微观尺度上,采用通用单胞法来预测纤维束等效力学性能参... 为了更精确地对含孔隙三维四向编织复合材料的力学性能进行预测,基于双尺度分析方法分别研究了纤维束中的干斑和基体中的孔穴对三维四向编织复合材料宏观力学性能的影响。在纤维束微观尺度上,采用通用单胞法来预测纤维束等效力学性能参数。在编织结构细观尺度上,利用代表性体积单元(RVE)和细观力学有限元法预测得到宏观等效弹性常数。将上述计算结果与文献实验数据进行对比,验证了双尺度分析方法的正确性。采用Monte-Carlo仿真技术在模型中投入气孔单元,分别在纤维束和基体中模拟干斑和孔穴,讨论了两种孔隙缺陷对三维四向编织复合材料力学性能的影响规律。结果表明:孔隙缺陷率对三维四向编织复合材料力学性能有较大的影响,且纤维束中的干斑较基体中的孔穴相比影响更大;在给定孔隙缺陷率(Pmv=Pfv=4%)情况下,沿编织方向弹性模量仅从13.6GPa变化到14.2GPa,说明孔隙的位置分布对沿编织方向的弹性模量影响很小。 展开更多

关键词 三维四向编织复合材料 孔隙缺陷 双尺度 材料性能预测

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