《基於智慧型金屬橡膠支承結構的轉子振動主動控制技術》是依託北京航空航天大學，由張大義擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於智慧型金屬橡膠支承結構的轉子振動主動控制技術
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：張大義
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
轉子振動主動控制是解決轉子變工況運轉時振動過大的有效途徑，目前研製的多種主動變剛度元件或因承載能力有限導致無法單獨作為主支承結構，或因阻尼過小導致過臨界時振動回響大及穩定性差，或因控制結構過於複雜導致可靠性差，限制了轉子振動主動控制原理的實現。本項目基於最新研製成功的記憶合金金屬橡膠這一功能性材料，利用其高承載能力（屈服極限可達100MPa；剛度可設計至5e7N/m）、大阻尼性能（損耗因子0.15~0.3），大剛度變化範圍（可達2.6倍）的優勢，設計出高效可靠的變剛度支承結構，試驗獲取常溫/高溫下支承結構力學性能的關鍵影響參數和影響規律。在此基礎上，將其套用於轉子振動主動控制，發展含慢時變參數的強非線性轉子系統動力特性求解理論，試驗驗證智慧型金屬橡膠剛度主動變化對轉子振動抑制的有效性，揭示主動變剛度過程中轉子系統的振動回響特徵，最終建立全轉速範圍內低振動回響的轉子振動主動控制技術。
結題摘要
本項目將新型SMA-MR材料與傳統鼠籠彈性支承相結合，成功研製了支承力學性能主動可控的轉子智慧型支承結構，其不僅具有主動可控的剛度、阻尼性能，同時具備較大的承載能力、穩定的支承力學性能以及簡單可靠的結構設計。通過對智慧型支承轉子系統動力特性開展系統的理論和試驗研究，揭示了主動變剛度過程中轉子系統的振動回響特徵，驗證了該智慧型支承結構對轉子振動抑制的有效性，最終建立了全轉速範圍內低振動回響的轉子振動主動控制技術。圓滿完成了項目計畫書中的全部內容，達到並超過了預期目標，發表文章35篇（均標註本基金項目資助），其中SCI文章18篇（JCR Q1區17篇），EI文章14篇，授權、受理專利各1項，作國際/國內會議大會特邀報告3次，培養博士/碩士生5人。 項目提出了“直條鼠籠+SMA-MR”、“摺疊式鼠籠+金屬橡膠”和“彈性環+SMA-MR”三種智慧型支承結構。通過對研製的智慧型支承結構靜態/動態力學性能進行試驗研究，結果表明：其剛度和阻尼參數具有明顯的溫變特性和幅值、頻率依賴性，具有優於傳統擠壓油膜阻尼器轉子支承結構的支承力學特性。 基於智慧型支承系統的上述力學特性，建立了具有時變剛度、阻尼和激振力參數的典型轉子系統理論模型，將近似解析和數值方法相結合，對不同控制參數、阻尼條件下的平穩狀態和瞬態動力回響進行仿真分析，系統研究了上述參數對轉子系統穩態和瞬態動力學特性的影響，充分驗證了具有主動可變剛度/阻尼參數的轉子系統的振動主動控制效果，並建立了轉子系統振動主動控制參數的最佳化選取規律，為該智慧型支承結構的推廣套用提供必要的指導。 建立帶智慧型支承結構的剛性/柔性試驗轉子系統，對其分別在室溫、高溫不同支承狀態下的起動、加速和減速、停車過程振動回響進行對比研究，並分別在加速和減速過程採取不同的溫控方式驗證了主動變剛度振動控制的可行性和振動抑制效果。
