一、离心力的刚化效应（论文文献综述）
许瑾[1]（2021）在《风电机组多体动力学模型及其应用研究》文中提出为了从环境中捕获更多风能,风电机组朝着高塔筒、长叶片、大功率的大型化方向发展,机组结构变的更加复杂;同时为了减轻质量、节约成本以及出于不同的设计需求,叶片往往被设计为柔性且具有弯、扭、掠等复杂外形的细长形式。这些都导致风电机组面临更为严重的几何非线性、气弹、共振、失稳等动力学问题,需要建立更适用大型风电机组的动力学分析工具来进行机组载荷和运行安全性评估。因此,该文建立了适用于现代大型风电叶片和机组的动态响应分析模型,搭建了仿真分析平台,并基于理论分析、数值计算和实验模拟的方法对叶片几何非线性问题、自由振动和旋转振动的振动模态问题以及风轮不平衡问题等风电叶片及机组的动力学问题进行了研究。关于模型建立,首先基于多体动力学理论中的绝对坐标方法建立了叶片快速分析模型BaMB（Blade analysis with Multi-Body）,实现了 MATLAB编程设计和模型验证。其中,叶片被离散为由球铰、弹簧和阻尼器链接而成的多刚体系统,叶片变形和内部抵抗变形所产生的弹性力分别采用球铰在空间的自由转动及三维多刚体离散元模型得到的弹簧等效弹性力等效替代。BaMB模型可以用较少的自由度准确预测叶片的变形,能够描述叶片预弯、扭角、后掠等复杂几何特征,且具备几何非线性分析能力;模型动力学方程中已包含旋转所产生的惯性力,可以进行叶片在旋转状态下的动力学分析;BaMB模型将叶片离散为多刚体系统,适用于任意多刚体系统或刚-柔耦合多体系统,改变约束方程和弹簧等效弹性力并给出合理的坐标初值和外载荷后可直接应用于整机。通过将BaMB推广到整机,并结合BEM气动模型、变速变桨控制模型、包含剪切风和湍流风在内的风模型建立了风电机组气动-结构-控制耦合模型ARC（Aero-structure-control coupling）,给出了模型气动、结构、控制以及载荷计算的详尽表达式并实现了 MATLAB编程设计。其中风电机组被简化为叶片、轮毂、机舱和塔架组成的多体系统,轮毂和机舱建模为单个刚体,叶片和塔架被离散为多个刚体。ARC模型考虑了气弹影响以及风轮和塔架的耦合振动,可以实现定常风、剪切风以及湍流风下机组的动态响应分析,同时模型三款叶片独立建模,为风轮不平衡的研究奠定了基础。对于叶片几何非线性问题,以一款100 kW小型直叶片和一款2.3 MW的大型预弯叶片为研究对象,对传统欧拉-伯努利梁模型、铁木辛柯梁模型、有限元模型以及BaMB模型在静力加载条件下的仿真结果与实验值进行了对比研究。结果表明,大型预弯叶片在加载过程中表现出更为明显的几何非线性变形行为;在大变形情况下,线性欧拉-伯努利梁和铁木辛柯梁模型对于变形的预测误差会大幅增加;BaMB模型能够准确预测叶片的小变形和大变形,且对于变形的预测精度接近有限元,但计算效率远超有限元。研究结果验证了 BaMB模型描述叶片复杂几何外形和预测叶片非线性变形的能力。对于振动模态问题,通过结合BaMB模型与模态参数识别法,充分讨论了旋转状态下动力刚化效应对叶片固有频率和运行安全性的影响以及预弯、重力等参数对旋转叶片固有频率的影响。研究发现,预弯和重力对旋转叶片各阶固有频率大小影响较小,但会加强挥舞-摆振耦合振动;动力刚化效应会明显增大叶片各阶挥舞频率且模态阶数越低影响越大,一阶挥舞频率在额定转速下可增长约20%,这导致坎贝尔图中考虑动力刚化效应影响后的一阶挥舞频率和3P的交点所对应的转速增加;挥舞频率的显着增加缩小了挥舞-摆振以及挥舞-扭转频率之间的差距,且越柔的叶片表现越明显,易引发稳定性问题。对于风轮不平衡问题,分析了不同控制区间的剪切风下一台1.5MW风电机组存在附加的集中质量和离散质量偏差,以及机组单叶片存在不同桨距角偏差时机组的动态响应,揭示了风轮质量不平衡和桨距角偏差所引起的气动不平衡对机组各项参数的影响规律,为风轮不平衡的检测和识别提供了理论指导。此外,全面分析了切入到切出的全风速湍流风下机组存在不同桨距角偏差对机组的输出功率、年发电量损失、叶片变桨角度、叶片载荷和变形以及机舱轴向加速度频谱的影响,并基于分析结果提出了一套以实测数据中平均风速、叶片平均挥舞弯矩/变形的相对大小,以及机舱轴向加速度1P与3P之比的频谱特性为判定指标的风轮角度偏差精准识别定位方法,该方法对于工程中风轮不平衡的检测识别具有重要指导意义。
李万润,丁明轩,王雪平,杜永峰[2]（2021）在《考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构动力特性影响的研究》文中进行了进一步梳理风力发电建设场地土特性及叶片转速变化会引起风力发电机动力特性及响应发生变化。基于西北地区某风电场的2 MW三桨叶水平轴风力发电机,利用ANSYS软件建立风力发电机整机模型,考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风力发电机动力特性的影响,研究风力发电机在不同叶片转速、不同场地条件及两者共同作用下的动力特性变化规律,并利用坎贝尔图分析上述工况下风力发电机的共振特性。结果表明:叶片转速增加使风力发电机的自振频率逐渐增大,塔筒与叶片的耦合变形使频率增长加快;考虑土-结构相互作用时,风力发电机频率降低,且场地土越软风力发电机频率越小;当两种工况共同作用时,叶片旋转只对一阶频率产生影响,对高阶频率影响甚微,且风力发电机频率降低;考虑叶片旋转时风力发电机在1P转频内不产生共振点,在3P转频内一阶频率的共振点为14 r/min。此外在不同场地土下风力发电机均会产生共振点,其中Ⅲ类土的共振频率最远离额定转频。因此在风电场的场地选择、结构设计及日常运行时应注意其动力特性变化,使其频率远离共振区域,为风力发电机安全运行提供保障。
冯锦飞[3]（2020）在《基于模态参数的在役风力发电机叶片损伤识别研究》文中指出运行状态下的风机叶片由于工作环境多变复杂以及运行时产生的振动和变形导致损伤从而影响风机的平稳运行。本文基于损伤前后叶片模态参数变化的损伤识别原理,对静止状态与旋转状态下的损伤前后叶片进行损伤实验与有限元模拟。之后基于加权柔度曲率损伤指标对损伤位置进行定位以及对损伤程度进行量化判断,从而达到叶片在线监测与检测。主要得到如下结论:1、通过对停转与运转状态下的叶片进行损伤试验研究,结果表明损伤会降低叶片固有频率值,且随着损伤面积的增大,频率下降的越多。同时,当叶片在损伤一定的情况下时,越靠近叶根处,频率下降的越多。而在运转状态下,由于旋转产生的动力刚化效应,使得叶片无论是否发生损伤,其固有频率值均增大,但在一定的转速范围内,损伤叶片频率值均低于完整叶片频率值。以上研究表明我们可通过频率值的变化判断叶片是否发生损伤,但不能确定损伤位置。2、通过测量试验所用叶片尺寸建立有限元模型,首先进行与试验叶片相同的损伤类型、损伤面积下的模态分析,并与试验进行对比。结果表明结论一致,互相映证。其次通过降低弹性模量的方式进行停转与运转状态下的多种损伤程度、多处损伤工况的模态分析,得到频率的变化规律以及对振型的影响。同样得出损伤会降低叶片固有频率值,同时损伤程度一定时,单一损伤比俩处损伤频率下降更多。叶片绕轮毂旋转时,通过前十阶自振频率与转速的关系图,可知随着转速的增加频率均呈上升趋势。表明频率的改变率对损伤识别的敏感性降低,转速由0rad/s上升到15rad/s时,叶片的自振频率还小于叶片的固有频率,此时可通过固有频率变化确定是否发生损伤。3、在单一损伤与多损伤结点处,加权柔度曲率值远大于其他无损位置处,表现为损伤位置处尖峰凸起,且在其附近结点处递减。无论是哪种程度的损伤整体趋势基本一致,表明加权柔度曲率值识别损伤位置效果显着。随着损伤程度的增大,损伤位置处加权柔度曲率值随之增大,表现为尖峰凸起越明显。对加权柔度曲率值值与刚度损伤值的拟合函数进行验证,相差1.46%,表明其效果明显,表明通过测量出其模态频率以及振型值可预测其损伤刚度下降值。通过验证相关系数R2,结果表明其拟合曲线可靠性最高。
邢为特[4]（2020）在《300W风电机组叶片不同工况载荷模态分析》文中认为叶轮是风电机组接受风能的部件,其结构动力特性直接影响风电机组运行,而模态参数是结构动力特性的参数。在风力机运行中,叶片受到离心力载荷、气动轴向力载荷等外部载荷,其模态参数会随着载荷变化。使用有限元与试验两种方法研究不同工况下载荷对叶片模态参数的影响规律,为下一步做叶片工作模态提供参考,对叶片设计过程中的结构动力特性设计具有重要的意义。使用理论计算得到离心力载荷与气动轴向力载荷,采用车载试验数据与发电机功率测试数据得到风速、转速与载荷之间的对应关系。运用有限元与模态试验的方法分别对叶片进行模态分析,模拟叶片实际工作状态,得到叶片在不同工况载荷模态参数。由试验结果可知:离心力与气动轴向力对300W叶片一二阶挥舞振型没有影响。不同工况下叶片受到的离心力会使其固有频率变化,气动轴向力对固有频率无影响。离心力从0N增加到735.075N,一阶固有频率从31Hz增大到42Hz,增大了 35.48%。二阶固有频率从102Hz增大到123Hz,增大了 20.59%。离心力继续从735.075N增大到1460.349N,一阶固有频率从42Hz增大到45Hz,增大了 9.68%。二阶固有频率从123Hz增大到144Hz,增大了 20.59%;气动轴向力从0N增加到1N,叶片的一二阶固有频率不发生改变。
诸葛丰钦[5]（2020）在《风力机叶片动力学建模与模态分析》文中指出随着风力机叶片朝大型化和柔性化发展,叶片的动力学特性也随之变化。尤其是为了避免共振的发生,计算叶片的低阶固有频率非常重要。本文基于旋转梁的Largrange-Hamilton体系,应用变导的运算,建立了旋转梁的Largrange方程,进而建立了风力机叶片的动力学方程。基于风力机叶片的动力学方程,对叶片进行了模态分析。探究了转动惯性、离心刚化、材料密度、弹性模量等对叶片固有频率的影响。本文研究的主要内容如下:基于弹性悬臂梁的Lagrange方程,由Largrange密度可得到旋转梁的Hamilton原理,根据Largrange-Hamilton体系,通过对旋转梁的Hamilton原理求驻值的方法,建立了风力机叶片的Largrange方程。根据变导的运算法则和Lagrange方程中求导的性质,通过推导风力机叶片Lagrange方程中的各项,建立了风力机叶片的动力学方程,本文应用Lagrange方程建立的风力机叶片动力学方程与现有文献的结果是一致的,从而证明了本文所采用方法的有效性。将风力机叶片的动力学方程退化为Euler-Berrnoulli梁模型、含离心刚化项的Euler-Berrnoulli梁模型和含离心刚化的Timoshenko梁模型。通过对叶片固有频率影响因素的研究发现,含离心刚化项的Euler-Berrnoulli梁模型的频率计算结果会略高于Euler-Berrnoulli梁的频率,但离心刚化项的影响较小;由于转动惯性和剪切变形的影响,含离心刚化项的Timoshenko梁模型的频率计算结果低于含离心刚化项的Euler-Berrnoulli梁模型。同样条件下,叶片材料密度的减小、弹性模量的增大会显着提高叶片的固有频率。本文的研究,为叶片结构的初步设计和安全评价提供了有益参考。
陈海鹏,陈超,王均山[6]（2020）在《强离心场下旋转型行波超声电机定子动力学分析与试验》文中提出研究了强离心场下旋转型行波超声电机定子的动力学特性,分析了离心刚化效应对定子的影响。通过计算离心力做的功（或称为离心势能）推导出因离心刚化效应引起的附加刚度矩阵,进而得到强离心场下定子的特性矩阵（包括质量矩阵和刚度矩阵）,求解得到定子的模态参数;并根据压电陶瓷的孤极区反馈的电压信号,确定了高旋环境下定子的固有频率;总结了强离心场下超声电机定子动力学特性变化规律,给出了高旋环境下超声电机的驱动控制应对策略,为高旋环境下超声电机的应用奠定基础。
郑彤[7]（2019）在《基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究》文中指出在航空、航天、兵器和许多复杂机械系统等工程领域中,存在着大量的由柔性梁和柔性板为基本构件组成的柔性多体系统,对这类系统动力学性态的精确把握,将有助于该类系统的结构设计和优化。本学位论文对由柔性梁和柔性板构成的多体系统的动力学建模和仿真进行了研究。本文分别在浮动坐标系方法和绝对节点坐标法这两个框架下对柔性梁、柔性板,以及由这类构件组成的柔性多体系统的动力学问题进行了研究,主要内容涉及刚柔耦合、几何大变形、温度效应、塑性效应等学术点。本文的具体研究工作和成果主要有:第一,基于浮动坐标系法建立了作空间三维大位移运动的柔性矩形薄板、变厚度板和梯形板的刚柔耦合动力学模型。考虑了柔性板的面外变形和面内变形,在定轴转动时考虑了轴向惯性力带来的附加刚度项;编制了相应的动力学仿真程序,对柔性板的动力学进行了仿真计算。论文同时对MSC.ADAMS软件在处理柔性板做高速转动时的刚柔耦合动力学问题的性能进行了研究,结果表明MSC.ADAMS在处理高转速柔性板的动力学问题时会出现计算误差过大,甚至计算发散的情形。第二,基于浮动坐标系法建立了作空间三维大位移运动的考虑温度效应的复合材料柔性板多体系统的刚柔耦合动力学模型。模型中考虑了复合材料板的铺层角、铺层层数等板的结构参数,并将温度效应引入动力学模型中;编制了相应的动力学仿真程序,对复合柔性板进行了动力学仿真计算,并分析了铺层角、铺层层数、温度对复合材料柔性板动力学性态的影响。采用Recurdyn建模对车辆的平顺性问题进行了动力学建模与仿真,通过对不同路况下车辆的运行情况的仿真,说明了Recurdyn建立模型的准确性以及仿真的正确性。第三,系统研究了绝对节点坐标法的动力学建模理论,并采用绝对节点坐标法,建立了二维和三维柔性大变形梁多体系统的动力学模型;编制了动力学仿真软件,并对柔性梁多体系统大变形动力学算例进行了仿真,仿真结果与现有文献结果进行了比较,验证了本文所提出的模型的正确性。并采用绝对节点坐标法对旋转柔性梁的频率进行了分析,分析了中心刚体、附加质量对旋转柔性梁频率的影响。第四,介绍了带结构阻尼的绝对节点坐标方程,并对二维柔性梁在有阻尼作用下的天线展开过程进行了仿真分析,给出了几种不同阻尼系数下柔性梁运动情况,并分析了阻尼在展开过程中产生的重要影响。针对缠绕肋材料特性,运用绝对节点坐标法进行了仿真,解释了展开过程中出现的不常见的情况。第五,采用多体系统动力学组集的方法,研究了基于绝对节点坐标法的柔性板的大变形动力学问题,建立了柔性薄板和柔性板大变形多体系统动力学模型;编制了基于绝对节点坐标法的柔性板动力学仿真软件,并对柔性板多体系统大变形动力学算例的仿验证了本文方法的可行性。第六,基于绝对节点坐标法,研究了柔性板和柔性梁的弹塑性模型以及失效模型,并对柔性梁、板的弹塑性模型进行了仿真,通过算例验证了本文方法的可行性。第七,对航空发动机的机匣包容性问题进行了动力学仿真,包含了外侧缠绕复合材料机匣、附加轴向加强筋机匣、在不同位置释放的动力学仿真。此外,开展了机匣包容性的打靶实验验证,包含了复合材料靶板、加强筋靶板以及不同打击部位对机匣包容性的影响,为机匣设计以及强度分析提供了参考。
吴吉[8]（2019）在《基于绝对节点坐标法的旋转曲梁和壳体动力学特性分析》文中研究指明许多旋转机械比如风力发电机叶片、直升机旋翼、航空发动机叶片和蒸汽涡轮发电机中的叶片,都属于柔性叶片固结在刚性旋转基座上的系统,同时考虑到叶片长宽比的大小和叶片表面的曲率变化,以上系统都可以简化为旋转的中心刚体-柔性曲梁或者壳体模型进行动力学分析。以上旋转系统,由于旋转叶片会产生很强的离心力,并且柔性叶片与旋转的刚性基座之间会产生复杂的耦合效应,同时叶片大范围运动与弹性变形之间也会产生耦合,针对上述复杂的耦合效应和为了分析旋转叶片的非线性动力学特性,常规的动力学模型已不能解决该类问题,所以有必要推出一套以非线性有限元为基础的动力学模型。考虑到上述工程背景及研究意义,本文基于绝对节点坐标法建立了旋转曲梁和壳体动力学方程,并进行了相应的动力学特性分析。本文的主要研究工作和成果主要有:以绝对节点坐标法和Green-Lagrange应变张量为基础,以几何精确的分析推导出了ANCF曲梁单元和ANCF薄壳单元,以虚功原理为基础,建立了旋转的中心刚体-柔性曲梁动力学方程,根据哈密顿原理建立了旋转的中心刚性圆柱-薄壳动力学方程。通过几个静力学的算例验证模型的正确性。考虑到旋转曲梁和壳体的边界条件,将其转化为约束方程,通过Lagrange乘子法将约束方程代入到模型的动力学方程中并与约束方程共同组成指标-3（Index-3）形式的动力学方程,并综述和指出了该方程组的求解算法。基于旋转的中心刚体-柔性曲梁动力学方程,编制了相应的动力学求解软件,分析研究了初始曲率和集中质量对旋转曲梁末端变形量的影响。通过达朗贝尔原理,将旋转曲梁等效为无旋转曲梁加离心力的形式,通过线性摄动处理获得系统的摄动方程,并应用准静态方法得到系统的静力平衡状态,代入到摄动方程中研究分析旋转曲梁的频率转向和振型切换。基于旋转的中心刚性圆柱-柔性壳体动力学方程,分析研究旋转薄板和薄壳的动力学响应区别。通过达朗贝尔原理和线性摄动处理获得了旋转壳体的摄动方程,主要研究了薄板厚长比,旋转角速度对薄板固有圆频率的影响。最后分析了旋转薄板的频率转向和振型切换。
杨博宇,殷鸣,向召伟,殷国富[9]（2018）在《离心力场作用下的燃气轮机压气机叶片振动模态分析》文中研究表明分析燃气轮机压气机叶片在离心力场作用下导致的动频相较于无载荷时的固有频率（静频）不同之处,求出叶片工作时的真实振型和共振频率对于提高叶片的动态性能有重要的作用。通过对某重型燃气轮机轴流式压气机某级动叶片的数字化建模和振动模态分析,分别计算得出了压气机叶片在无载荷、离心力场作用下的前六阶固有频率、动频及振型云图,分析了离心力场作用下叶片的应力分布状态,以及离心力场对叶片固有频率的影响。根据转子转速区间,分析了三种不同转速产生的离心力场对叶片频率的影响趋势。计算结果表明:离心力场使叶片产生动力刚化效应,使叶片的各阶动频相较固有频率有所增大;离心力场对基频影响最为显着,当转子转速为6000 r/min时,基频相对偏差达63.73%;动力刚化效应与转子转速呈正相关,叶片转速增大导致动频增大,且基频增大最为显着。
王南飞,南国防,蒋东翔[10]（2016）在《有限元法在透平叶片振动研究中的应用》文中提出以透平叶片振动分析理论为基础,对实验室的等截面直叶片分别通过理论法和有限元法求解其前7阶的切向弯曲自振频率并加以比较。利用有限元法对叶片及顶部围带相互连接的叶片组在不同转速下进行模态分析,得到叶片及叶片组动力刚化效应振动模态数值分析结果,并对结果进行了分析比较。对于顶部围带不连接的叶片组,利用有限元法通过构造弹簧模型来处理顶部围带的接触问题,所得结果真实反映了汽轮机运行过程中围带的碰撞和叶片的振动情况。
二、离心力的刚化效应（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离心力的刚化效应（论文提纲范文）
（1）风电机组多体动力学模型及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 风电机组分析模型国内外研究现状 |
| 1.2.1 多体动力学模型 |
| 1.2.2 风电机组气弹模型 |
| 1.3 风电机组动力学特性国内外研究现状 |
| 1.3.1 叶片几何非线性特性研究进展 |
| 1.3.2 叶片模态特性及分析方法研究进展 |
| 1.3.3 风轮不平衡研究进展 |
| 1.4 论文研究目的及主要工作内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 主要工作 |
| 第2章 长柔风电叶片BaMB理论模型 |
| 2.1 数学及刚体运动学基础 |
| 2.1.1 矢量及矢量运算 |
| 2.1.2 方向余弦矩阵与欧拉四元数 |
| 2.1.3 刚体的姿态坐标 |
| 2.1.4 刚体的角速度及角加速度 |
| 2.2 叶片BaMB模型 |
| 2.2.1 BaMB离散模型 |
| 2.2.2 叶片单刚体动力学方程 |
| 2.2.3 多刚体动力学方程 |
| 2.2.4 动力学方程约束违约修正 |
| 2.3 叶片球铰约束 |
| 2.4 叶片刚体单元载荷计算 |
| 2.4.1 气动载荷与重力载荷 |
| 2.4.2 弹簧等效弹性力 |
| 2.5 叶片复杂几何外形对初值的影响 |
| 2.6 程序设计及验证 |
| 2.6.1 程序框架及计算流程 |
| 2.6.2 程序验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 BaMB模型在叶片动态特性分析中的应用研究 |
| 3.1 BaMB几何非线性分析机理 |
| 3.2 小型直叶片静力分析 |
| 3.2.1 实验装置及测量方法 |
| 3.2.2 分段经济化检验 |
| 3.2.3 小变形分析 |
| 3.2.4 大变形分析 |
| 3.3 大型预弯叶片静力分析 |
| 3.3.1 测试装置及测量方法 |
| 3.3.2 摆振方向静力分析 |
| 3.3.3 挥舞方向静力分析 |
| 3.4 EOG工况下气弹响应分析 |
| 3.4.1 计算数据 |
| 3.4.2 计算结果分析 |
| 3.5 自由振动及旋转振动模态分析 |
| 3.5.1 概述 |
| 3.5.2 小型直叶片固有频率分析 |
| 3.5.3 具有复杂几何外形叶片固有频率分析 |
| 3.5.4 旋转叶片固有频率验证 |
| 3.5.5 预弯和重力对旋转叶片固有频率的影响 |
| 3.5.6 动力刚化效应对叶片固有频率的影响 |
| 3.5.7 坎贝尔图分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 风电机组气动-结构-控制耦合模型 |
| 4.1 风模型 |
| 4.1.1 定常剪切风模型 |
| 4.1.2 3D湍流风模型 |
| 4.2 BEM气动模型 |
| 4.2.1 动量理论 |
| 4.2.2 叶素理论 |
| 4.2.3 动量-叶素理论 |
| 4.2.4 叶尖、轮毂损失修正 |
| 4.3 风电机组MBD模型 |
| 4.3.1 风电机组离散模型及坐标系 |
| 4.3.2 初始坐标变换及广义坐标 |
| 4.3.3 运行中坐标变换及广义坐标 |
| 4.3.4 约束方程 |
| 4.3.5 弹簧等效弹性力 |
| 4.3.6 结构阻尼比及阻尼系数计算方法 |
| 4.4 变速变桨控制模型 |
| 4.4.1 变速变桨控制目标 |
| 4.4.2 变速变桨控制方法 |
| 4.5 叶片及轮毂载荷计算 |
| 4.5.1 叶片载荷 |
| 4.5.2 轮毂载荷 |
| 4.6 程序设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 风轮平衡特性研究 |
| 5.1 机组信息及模型验证 |
| 5.1.1 机组信息 |
| 5.1.2 ARC模型验证 |
| 5.2 剪切风下风轮质量不平衡研究 |
| 5.2.1 风轮转速和转矩 |
| 5.2.2 输出功率 |
| 5.2.3 叶片载荷和变形 |
| 5.2.4 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.3 剪切风下风轮气动不平衡研究 |
| 5.3.1 风轮转速和转矩 |
| 5.3.2 输出功率 |
| 5.3.3 叶片载荷和变形 |
| 5.3.4 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.4 湍流风下机组气动不平衡研究 |
| 5.4.1 平均输出功率 |
| 5.4.2 年发电量损失 |
| 5.4.3 平均变桨角度 |
| 5.4.4 叶片平均载荷和变形 |
| 5.4.5 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.4.6 桨距角偏差精准识别定位及矫正方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构动力特性影响的研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 叶片动力刚化及对风电结构的影响 |
| 2 风电结构有限元模拟 |
| 2.1 风力发电机基本参数及模型 |
| 2.2 土-结构相互作用模拟 |
| 3 风电结构模态分析 |
| 3.1 振型数目的确定 |
| 3.2 叶片旋转对风电结构频率的影响 |
| 3.3 土-结构相互作用对风电结构频率的影响 |
| 3.4 同时考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构频率的影响 |
| 4 风电结构共振分析 |
| 5 结论 |
（3）基于模态参数的在役风力发电机叶片损伤识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究意义 |
| 1.2 国内外关于风机叶片的损伤识别研究现状 |
| 1.2.1 风机叶片损伤检测的研究进展 |
| 1.2.2 基于模态参数的损伤识别方法 |
| 1.2.3 考虑动力刚化效应的风机叶片损伤识别 |
| 1.2.4 结构损伤定位的方法研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 叶片动力特性试验及损伤分析 |
| 2.1 损伤试验的前期准备 |
| 2.1.1 试验设备介绍与安装 |
| 2.1.2 损伤位置与损伤大小的确定 |
| 2.1.3 具体的实验步骤 |
| 2.1.4 锤击法测量固有频率的原理 |
| 2.1.5 叶片固有频率的测定 |
| 2.2 静止状态下的叶片损伤试验 |
| 2.2.1 静止试验方案 |
| 2.2.2 静止试验结果分析 |
| 2.3 旋转叶片动力特性试验 |
| 2.3.1 试验流程及实施 |
| 2.3.2 试验结果分析 |
| 2.4 有限元模型的建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 损伤对叶片模态参数影响的有限元模拟 |
| 3.1 风机叶片的荷载分析 |
| 3.1.1 重力荷载 |
| 3.1.2 惯性荷载 |
| 3.1.3 空气动力荷载 |
| 3.1.4 其他荷载 |
| 3.2 叶片动力参数分析 |
| 3.2.1 固有频率分析 |
| 3.2.2 振型分析 |
| 3.3 叶片应力刚化的原理 |
| 3.4 静止叶片损伤有限元分析 |
| 3.4.1 单一损伤情况下对叶片频率的影响 |
| 3.4.2 损伤位置对叶片频率的影响 |
| 3.4.3 多损伤情况下对叶片频率的影响 |
| 3.4.4 损伤对叶片振型的影响 |
| 3.5 旋转叶片损伤有限元分析 |
| 3.5.1 旋转叶片模型的建立 |
| 3.5.2 应力刚化及损伤对叶片频率影响 |
| 3.5.3 考虑旋转效应的叶片损伤对频率影响 |
| 3.5.4 应力刚化对叶片振型的影响 |
| 3.6 试验与模拟值的对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于加权柔度曲率的损伤识别方法 |
| 4.1 基于信号分析的的损伤识别 |
| 4.2 基于人工智能的损伤识别 |
| 4.3 基于动力学模型的损伤识别 |
| 4.3.1 基于模态应变能的损伤识别方法 |
| 4.3.2 基于模态曲率的识别方法 |
| 4.3.3 基于模态柔度的识别方法 |
| 4.4 加权柔度曲率 |
| 4.4.1 柔度曲率损伤指标 |
| 4.4.2 叶片损伤识别分析 |
| 4.4.3 MF曲线拟合 |
| 4.4.4 计算分析比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（4）300W风电机组叶片不同工况载荷模态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 风力机叶片结构动力学特性研究现状 |
| 1.2.1 风力机叶片模态分析研究现状 |
| 1.2.2 风力机旋转叶片模态分析研究现状 |
| 1.2.3 存在的问题与分析 |
| 1.3 研究目的、内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 本文技术路线 |
| 2 风力机叶片设计基本理论及模态分析理论基础 |
| 2.1 风力机叶片设计基本理论 |
| 2.1.1 贝茨理论 |
| 2.1.2 动量理论 |
| 2.1.3 叶素理论 |
| 2.1.4 叶尖损失 |
| 2.2 模态分析理论基础 |
| 2.2.1 模态分析理论 |
| 2.2.2 试验模态测试基本原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 300W小型风电机组工况分析 |
| 3.1 300W永磁同步发电机的介绍 |
| 3.2 300W风电机组组发电机特性 |
| 3.2.1 300W永磁同步发电机性能测试试验 |
| 3.3 300W风电机组功率特性 |
| 3.4 确定风速、风轮转速和功率之间的关系 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 工作状态下叶片载荷计算 |
| 4.1 确定坐标系 |
| 4.2 气动轴向力载荷 |
| 4.3 离心力载荷 |
| 4.4 重力载荷 |
| 4.5 叶片载荷理论计算结果 |
| 4.5.1 离心力计算结果 |
| 4.5.2 气动轴向力计算结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 叶片有限元模态分析 |
| 5.1 有限元分析流程 |
| 5.2 加载离心力有限元模态分析 |
| 5.3 离心力对叶片模态参数的影响 |
| 5.4 加载气动轴向力有限元模态分析 |
| 5.5 气动轴向力对叶片模态参数的影响 |
| 5.6 同时加载离心力与气动轴向力有限元模态分析 |
| 5.7 离心力、气动轴向力同时对叶片模态参数的影响 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 不同工况载荷叶片模态试验 |
| 6.1 300W风电机组叶片的结构 |
| 6.2 300W风电机组叶片模态试验 |
| 6.3 加载离心力模态试验 |
| 6.3.1 离心力加载情况 |
| 6.3.2 加载不同工况离心力的模态试验 |
| 6.3.3 加载离心力对叶片模态参数的影响 |
| 6.4 加载气动轴向力模态试验 |
| 6.4.1 气动轴向力加载情况 |
| 6.4.2 加载不同工况气动轴向力的模态试验分析 |
| 6.4.3 加载气动轴向力对叶片模态参数的影响 |
| 6.5 同时加载离心力与气动轴向力模态试验及影响 |
| 6.6 对比分析试验与有限元模态分析结果 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）风力机叶片动力学建模与模态分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 风力机叶片的研究现状 |
| 1.2.1 理论研究现状 |
| 1.2.2 数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 实验研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 风力机叶片的梁理论 |
| 2.1 叶片梁理论 |
| 2.2 应用连续介质分析动力学方法研究弹性梁理论 |
| 2.2.1 变积分学 |
| 2.2.2 弹性悬臂梁的Hamilton原理 |
| 2.2.3 弹性悬臂梁的Lagrange方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 风力机叶片的动力学方程 |
| 3.1 风力机叶片的梁模型 |
| 3.2 风力机叶片的Hamilton原理 |
| 3.3 风力机叶片的Largrange方程 |
| 3.4 应用Largrange方程建立风力机叶片动力学方程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 风力机叶片的模态分析 |
| 4.1 结构动力学分析方法 |
| 4.1.1 瑞利法 |
| 4.1.2 里兹法 |
| 4.2 风力机叶片频率 |
| 4.2.1 退化为Euler-Bernoulli梁的情况 |
| 4.2.2 退化为含离心刚化项的Euler-Bernoulli梁的情况 |
| 4.2.3 退化为含离心刚化项的Timoshenko梁的情况 |
| 4.3 参数分析 |
| 4.4 风力机叶片振型 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）强离心场下旋转型行波超声电机定子动力学分析与试验（论文提纲范文）
| 1 离心场下定子动力学模型 |
| 2 实例分析 |
| 3 试验研究 |
| 4 结 论 |
（7）基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 柔性多体系统动力学研究现状 |
| 1.3 柔性梁和柔性板国内外研究现状 |
| 1.4 柔性多体系统动力学研究展望 |
| 1.5 本论文内容安排 |
| 2 考虑径向曲率的柔性多体系统的刚柔耦合动力学研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单个柔性板刚柔耦合动力学模型 |
| 2.3 作空间三维运动的柔性板的刚柔耦合动力学方程 |
| 2.4 旋转中心刚体-柔性薄板的动力学仿真 |
| 2.5 柔性板刚柔耦合动力学频率分析及频率转向 |
| 2.6 中心刚体-柔性板添加外力矩 |
| 2.7 旋转柔性梁的动力学仿真 |
| 2.8 柔性板大范围平动未知 |
| 2.9 柔性板大范围平动已知 |
| 2.10 自由下落柔性单摆 |
| 2.11 考虑柔性铰的多柔体动力学方程 |
| 2.12 大范围运动矩形板的动力学仿真静力学算例 |
| 2.13 本章小结 |
| 3 考虑温度效应的复合材料柔性板的刚柔耦合动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 作空间运动的复合材料柔性板运动学描述 |
| 3.3 采用等参16 节点的柱状壳的有限元离散化 |
| 3.4 考虑几何非线性的应变-位移关系 |
| 3.5 各向同性材料和复合材料壳结构的弹性力虚功率 |
| 3.6 考虑热效应的单个复合材料板壳结构的动力学方程 |
| 3.7 考虑热效应的多柔体复合材料动力学方程 |
| 3.8 热载荷作用下复合材料曲柄滑块多体系统的动力学仿真 |
| 3.9 热载荷作用下的曲柄滑块多体系统的动力学仿真 |
| 3.10 给定热载荷作用下复合材料壳刚柔耦合动力学仿真 |
| 3.11 热效应对复合材料板的动力学影响 |
| 3.12 铺层角对复合材料板影响 |
| 3.13 复合材料直升飞机机翼多体刚柔耦合动力学仿真 |
| 3.14 刚-柔-热三者耦合的动力学方程 |
| 3.15 基于Recurdyn的发射-复合材料动力学仿真及汽车平动动力学仿真 |
| 3.16 火炮发射系统动力学理论建模 |
| 3.17 本章小结 |
| 4 多刚体系统的运动学与动力学仿真方法 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 二维多体系统运动学仿真方法 |
| 4.3 多体系统动力学仿真方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于绝对节点坐标法的二维柔性梁几何大变形的动力学仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 二维柔性梁模型 |
| 5.3 梁单元质量阵 |
| 5.4 梁单元刚度阵 |
| 5.5 梁单元的广义外力阵 |
| 5.6 梁系统的动力学方程 |
| 5.7 仿真结果分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 带结构阻尼的二维天线组集梁系统的建模和仿真 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 绝对节点坐标方程中的阻尼力 |
| 6.3 阻尼力的计算 |
| 6.4 比例结构阻尼 |
| 6.5 带结构阻尼的天线展开动力学 |
| 6.6 本章小结 |
| 7.考虑温度的基于绝对节点坐标法的三维柔性梁的动力学仿真 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 基于绝对节点坐标法的三维柔性梁单元 |
| 7.3 梁单元的质量阵 |
| 7.4 柔性梁单元的刚度阵 |
| 7.5 梁系统的动力学方程 |
| 7.6 动力学例子 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 基于绝对节点坐标法的柔性厚板几何大变形的动力学仿真 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 基于绝对节点坐标法的柔性薄板单元和柔性厚板单元 |
| 8.3 薄板单元的质量阵 |
| 8.4 薄板单元的刚度阵 |
| 8.5 薄板单元的广义外力阵和薄板系统的动力学方程 |
| 8.6 动力学仿真算例 |
| 8.7 本章小结 |
| 9 弹塑性材料的柔性梁和板大变形与机匣包容性研究 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 弹塑性模型 |
| 9.3 工况1 冲压动力学仿真 |
| 9.4 工况2 拉压动力学仿真 |
| 9.5 机匣包容性分析及计算结果 |
| 9.6 本章小结 |
| 10 全文总结 |
| 10.1 本文主要工作总结 |
| 10.2 本文主要创新点 |
| 10.3 论文研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）基于绝对节点坐标法的旋转曲梁和壳体动力学特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 柔性多体系统的动力学的研究现状 |
| 1.2.2 旋转曲梁的研究现状 |
| 1.2.3 旋转叶片和ANCF壳单元研究现状 |
| 1.3 本文的研究目标及内容安排 |
| 2 基于绝对节点坐标法的旋转曲梁和壳体动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 旋转柔性曲梁动力学建模 |
| 2.2.1 物理描述 |
| 2.2.2 动力学方程推导 |
| 2.2.3 验证模型正确性 |
| 2.3 旋转柔性壳的动力学建模 |
| 2.3.1 物理描述 |
| 2.3.2 动力学方程推导 |
| 2.3.3 验证模型的正确性 |
| 2.4 多体系统动力学求解算法 |
| 2.5 本章小节 |
| 3 大范围旋转曲梁动力学特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 旋转曲梁的动力学响应分析 |
| 3.2.1 运动学未知的动力学仿真 |
| 3.2.2 运动学已知的动力学仿真 |
| 3.3 旋转曲梁的模态特性分析 |
| 3.3.1 初始曲率和集中质量对系统频率的影响 |
| 3.3.2 曲梁的频率转向 |
| 3.3.3 直梁与曲梁频率转向导致的模态振型差异 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 大范围旋转壳体动力学特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 旋转薄壳的动力学响应分析 |
| 4.2.1 初始弧度角度θ=0,即旋转薄板的动力学响应分析 |
| 4.2.2 初始弧度角θ=π/2的旋转薄壳动力学响应分析 |
| 4.3 旋转薄壳的模态特性分析 |
| 4.3.1 匀速旋转薄板固有圆频率 |
| 4.3.2 匀速旋转薄板频率转向与振型切换 |
| 4.4 本章小节 |
| 5 全文总结 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 本文的主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）有限元法在透平叶片振动研究中的应用（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 等截面直叶片模型的建立和求解 |
| 1.1 理论求解叶片切向弯曲自振频率 |
| 1.2 有限元法求解叶片切向弯曲自振频率 |
| 1.3 考虑动力刚化时叶片模态计算结果 |
| 2 考虑动力刚化叶片组模态计算结果 |
| 3 有限元法求解两个叶片组频率 |
| 4 结论 |
四、离心力的刚化效应（论文参考文献）
- [1]风电机组多体动力学模型及其应用研究[D]. 许瑾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构动力特性影响的研究[J]. 李万润,丁明轩,王雪平,杜永峰. 太阳能学报, 2021(01)
- [3]基于模态参数的在役风力发电机叶片损伤识别研究[D]. 冯锦飞. 内蒙古科技大学, 2020(12)
- [4]300W风电机组叶片不同工况载荷模态分析[D]. 邢为特. 内蒙古农业大学, 2020(02)
- [5]风力机叶片动力学建模与模态分析[D]. 诸葛丰钦. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [6]强离心场下旋转型行波超声电机定子动力学分析与试验[J]. 陈海鹏,陈超,王均山. 振动与冲击, 2020(02)
- [7]基于浮动坐标与绝对坐标的柔性梁和柔性板多体系统动力学研究[D]. 郑彤. 南京理工大学, 2019(01)
- [8]基于绝对节点坐标法的旋转曲梁和壳体动力学特性分析[D]. 吴吉. 南京理工大学, 2019(06)
- [9]离心力场作用下的燃气轮机压气机叶片振动模态分析[J]. 杨博宇,殷鸣,向召伟,殷国富. 机械, 2018(11)
- [10]有限元法在透平叶片振动研究中的应用[J]. 王南飞,南国防,蒋东翔. 振动.测试与诊断, 2016(06)