複雜環境下旋轉細長複合材料結構振動特性及穩定性

《複雜環境下旋轉細長複合材料結構振動特性及穩定性》是依託西南交通大學，由李映輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜環境下旋轉細長複合材料結構振動特性及穩定性
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李映輝
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

旋轉細長複合材料結構在航空航天、能源、機械等領域被廣泛套用，渦輪葉片、直升機旋翼、風機葉片等都是重要套用實例。前人針對旋轉渦輪葉片的研究表明旋轉將誘發產生舞、擺、扭、縱多種形式振動，這些振動相互耦合，不僅振動強度及穩定性與轉速密切相關，而且可能導致運動失穩。目前少見氣動力、濕熱、旋轉二者或三者聯合作用下，旋轉細長複合材料結構耦合（舞-擺-扭-縱）振動特性（固有頻率、模態、損耗因子等）與穩定性的研究。本項目擬將旋轉細長複合材料結構簡化為旋轉複合材料梁，建立其在濕熱、氣動力、旋轉聯合作用下耦合振動方程，用非線性動力學方法研究其耦合振動特性與穩定性特徵、多阻尼聯合作用機理，探討該類系統吸引子幾何和拓撲結構的數學描述和分類，揭示該類系統吸引子形成過程和演變規律。預計項目將在考慮濕熱、氣動、旋轉聯合作用下，旋轉複合材料梁動力學建模、耦合振動特性和穩定性分析、吸引子結構描述和分類等方面取得創新成果。

結題摘要

旋轉細長複合材料結構在航空航天、能源、機械等領域被廣泛套用。前人針對旋轉渦輪葉片的研究表明旋轉將誘發產生舞、擺、扭、縱多種形式振動，這些振動相互耦合，不僅振動強度及穩定性與轉速密切相關，而且可能導致運動失穩。目前少見氣動力、濕熱、旋轉二者或三者聯合作用下，旋轉細長複合材料結構耦合（舞-擺-扭-縱）振動特性（固有頻率、模態、損耗因子等）與穩定性的研究。 本項目以複合材料風機葉片為工程背景，通過建立其在濕熱、氣動力、旋轉聯合作用下該類結構的耦合非線性振動方程，用非線性動力學理論和方法研究在旋轉效應（定軸轉動）、氣動力效應、濕熱效應聯合作用下複合材料細長梁的振動特性與穩定性。得到了濕熱效應、定軸轉動效應、氣動力效應對做定軸轉動複合材料細長結構結構振動特性及穩定性的聯合影響機理；給出了了設計參數如安裝角、錐角、材料鋪層角等對該類細長結構振動特性及穩定性的影響規律；對該類系統的非線性動力學問題，如參數振動、參數與強迫聯合振動如進行了探討。在該項目支持下，已公開發表學術論文28篇，其中SCI論文24篇，總計引用已超過150次（基於Cnki和Google學術查詢）。參與了國內外學術交流40餘人次，報告論文30餘篇，其中參加國際會議8人次，報告國際會議論文6篇。已培養碩士生6人、博士生5人，3人獲得四川省振動工程學會優秀論文獎。本項目將對做定軸轉動的複合材料細長結構（如風力機葉片、直升機旋翼等），在多因素聯合作用下的動力學建模，分析方法提供設計指導。