旋轉懸臂樑結構振動的非線性抑制研究

《旋轉懸臂樑結構振動的非線性抑制研究》是依託天津大學，由郭虎倫擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：旋轉懸臂樑結構振動的非線性抑制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郭虎倫
• 依託單位：天津大學

項目摘要

旋轉懸臂樑廣泛套用於各工程技術領域，其中典型的是高速旋轉葉片。高速旋轉葉片受複雜流場和結構本身的複雜外形影響，引起結構的柔性大變形，導致嚴重的振動問題。因而開展旋轉懸臂樑的振動抑制研究可以完善旋轉懸臂樑的振動抑制理論，還可用於旋轉葉片的振動減振，具有十分重要的理論意義和工程套用價值。NES (Nonlinear Energy Sink)作為一種被動控制的非線性吸振器，在各類工程結構的振動抑制中得到了廣泛的套用。本項目將NES引入到旋轉懸臂樑結構的振動抑制中，將分別研究NES抑制旋轉懸臂樑的周期激勵和衝擊載荷激勵作用下的受迫振動回響及由流固耦合和流固熱耦合作用而引起的顫振回響。以期獲得抑制各類旋轉懸臂樑結構振動的最優NES參數，揭示NES與旋轉懸臂樑結構之間的能量轉移機制。所得結果可以為葉輪機械葉片的振動減振及結構設計提供理論支撐與技術指導。

結題摘要

本項目針對旋轉懸臂樑的振動開展非線性抑制研究。建立柔性旋轉懸臂樑結構與剛性非線性減振器結構耦合的動力學系統。分別研究了等直線性懸臂樑、等直非線性懸臂樑與變截面懸臂樑的受迫振動的非線性抑制技術。發現旋轉懸臂樑的固有頻率隨轉速發生變化，而非線性減振器能夠隨著轉速的變化始終與旋轉懸臂樑發生共振。而增大非線性減振器的質量、阻尼和非線性剛度，或者將非線性減振器置於懸臂樑自由端都能夠提高減振效果。為討論非線性減振器對自激振動的抑制，研究了非線性減振器對懸索結構在風激勵下馳振回響的抑制。加上非線性減振器後，提高了懸索的臨界馳振風速，並降低了懸索在所有風速下的極限環幅值。臨界馳振風速的增量與非線性減振器的質量、阻尼和安裝位置有關。懸索馳振回響抑制的研究對旋轉懸臂樑氣流激振的非線性抑制技術研究有一定的借鑑意義。本項目的研究為非線性減振器的理論設計奠定了一定的基礎，對促進非線性減振器的發展與工業套用具有一定意義。