超临界转速旋转圆盘热弹性耦合动力学和减振机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51105164
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    裴永臣
  • 依托单位：
    吉林大学
  • 学科分类：
    E0503.机械动力学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

为了避免剧烈振动变形，旋转圆盘通常在亚临界低转速区工作，而实际应用旋转圆盘的转速越高其工作效率越高。作为在高速极端条件下具有多场耦合特征的复杂系统，对超临界转速旋转圆盘及其硬盘磁头、锯切工件、制动片等附属结构热弹性和减振问题的研究具有重要理论价值和科学意义。本项目拟包含驱动电机涡流发热、支承轴轴承摩擦发热、圆盘与其附属结构摩擦发热以及圆盘表面热对流，考虑温度场和应变场的耦合、附属结构对旋转圆盘的移动载荷作用，建立带有初始变形的高速旋转圆盘及其附属滑块结构热弹性耦合多体动力学模型，在临界和超临界转速区，揭示热对流和各热源对圆盘固有频率、稳定性和稳态振幅的影响，阐明圆盘与其附属结构间摩擦引起的热弹性失稳与参数失稳耦合现象，研究圆盘内外缘温升和热弹性阻尼对振动变形和系统失稳的抑制作用，通过内外缘温升控制和热弹性阻尼优化实现超临界转速旋转圆盘的减振和平稳运行，为旋转圆盘应用领域的发展奠定理论基础。

结项摘要

本项目按照原定研究内容和计划，结合高速旋转圆盘热弹性耦合多体动力学理论体系内在逻辑和旋转圆盘工程应用实际，植根于机械动力学基础理论，先后开展了高速旋转圆盘内缘温升和热流对其动力学特性的影响关系、带有周期波动扭矩和转速耦合效应的旋转弹性连接盘动力学特性、作用有内外缘温升和传递扭矩的旋转弹性连接盘弹塑性应力、微驱动器高速旋转微圆盘的热弹性阻尼能量耗散特性分析与优化、运动悬臂滑块载荷系统激励的高速旋转圆盘振动响应、圆盘驱动器中热传递/空气流和旋转圆盘振动的耦合动力学特性、作用有滑块载荷及其界面摩擦热的高速旋转圆盘内缘温升控制减振和镇定机理等基础理论研究，完成了项目原定内容和指标。针对发动机/液力变矩器间的旋转弹性连接盘，项目研究分别从扭矩载荷和转速波动及其耦合效应、内外缘温升热应力和弹塑性应力角度提出了弹性连接盘撕裂破坏问题的新见解，给出了避免破坏的机械动力学解决途径。针对微驱动器中的高速旋转微圆盘，项目研究通过圆盘内外径和厚度几何尺寸优化，获得了最大化旋转圆盘热弹性阻尼，可为微驱动器MEMS性能评估和产品设计提供理论参考，同时为热弹性阻尼优化实现高速旋转圆盘的减振和平稳运行指出了方向。针对计算机硬盘驱动器中的高速旋转圆盘，项目研究从圆盘/滑块系统耦合动力学角度，揭示了硬盘驱动器读写数据振动噪声的机械动力学成因，对驱动器降噪和性能提升具有指导意义。基于气/热/固多物理场耦合动力学模型，项目研究揭示了流体粘性耗散所致空气动力学内部热流对高速旋转圆盘温度分布和动力学特性的影响关系，提供了以往高速旋转圆盘径向温度升高实验观察的合理解释。项目研究给出了利用内缘温升合理控制使得作用有滑块载荷及其界面摩擦热的高速旋转圆盘顺利突破临界转速平稳运行的新思路、新方法，对高速旋转圆盘动力学基础理论和应用技术推广都具有重要意义和潜在价值。基于这些研究成果，本项目已在国际期刊发表论文6篇，其中已SCI检索5篇，投稿SCI收录国际期刊评审中论文2篇。先后与英国萨赛克斯大学Chatwin教授和利物浦大学Ouyang教授合作开展高速旋转圆盘动力学研究，共同发表SCI论文3篇。通过本青年科学基金项目的资助，项目负责人得到了科研水平和创新能力的充分培养和提升，先后入选2012年吉林省高校优秀青年科研人才春苗培育计划、2012年吉林省第三批拔尖创新人才第三层次人选、2014年吉林大学优秀青年教师培养计划。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Dynamic analysis of rotating flexible disk subjected to double slider loading systems
双滑块加载系统下旋转软盘的动力学分析
  • DOI：
    10.1063/2.1206304
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Theoretical & Applied Mechanics Letter
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Pei, Yong-Chen;Yang, Xin
  • 通讯作者：
    Yang, Xin
Dynamic interaction of heat transfer, air flow and disc vibration of disc drives — Theoretical development and numerical analysis
磁盘驱动器的传热、气流和磁盘振动的动态相互作用 – 理论发展和数值分析
  • DOI：
    10.1016/j.ijmecsci.2014.09.010
  • 发表时间：
    2014-12
  • 期刊：
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Pei, Yong-Chen;Huajiang Ouyang;Cong-Hui Wang
  • 通讯作者：
    Cong-Hui Wang
Thermoelastic damping in rotating flexible micro-disk
旋转柔性微盘的热弹性阻尼
  • DOI：
    10.1016/j.ijmecsci.2012.05.002
  • 发表时间：
    2012-08
  • 期刊：
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Pei, Yong-Chen
  • 通讯作者：
    Pei, Yong-Chen
Vibrational response of a moving suspension-slider loading system exciting a rotating flexible disk
激励旋转软盘的移动悬架滑块加载系统的振动响应
  • DOI：
    10.1016/j.jsv.2012.04.006
  • 发表时间：
    2012-07
  • 期刊：
    Journal of Sound and Vibration
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Pei, Yong-Chen;Tan, Qing-Chang;Yang, Xin;Chatwin, Chris
  • 通讯作者：
    Chatwin, Chris
Elastic connection disk subjected to periodically fluctuating transmitted torque and rotational speed
承受周期性波动的传递扭矩和转速的弹性连接盘
  • DOI：
    10.1016/j.jsv.2012.02.022
  • 发表时间：
    2012-06
  • 期刊：
    Journal of Sound and Vibration
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Pei Yong-chen;Chatwin Chris
  • 通讯作者：
    Chatwin Chris

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其他文献

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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    瞿川;裴永臣;徐龙;夏峥嵘;辛清源
  • 通讯作者：
    辛清源
Wear state evaluation of inner-diameter saw blade based on vibration and noise signals during processing
基于振动和噪声信号的内径锯片加工磨损状态评估
  • DOI：
    10.1177/0954405420949105
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part B: Journal of Engineering Manufacture
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    裴永臣;刘琴剑;赵儒仕;张航
  • 通讯作者：
    张航
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内径锯片螺栓初拉力研究
  • DOI：
    10.1177/0954406219893724
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers C: Journal of Mechanical Engineering Science
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    裴永臣;王军恒;张航
  • 通讯作者：
    张航
A measuring method for the resonant frequency of flexural horn-type transducer using non-contacting piezoelectric sensor
一种利用非接触式压电传感器测量弯曲喇叭式换能器谐振频率的方法
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2020.108016
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Measurement
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    张航;裴永臣;刘琴剑
  • 通讯作者：
    刘琴剑
圆柱包容锁紧装置的失效分析与设计
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1674-3407.2020.01.053
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    工程与试验
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐龙;裴永臣;袁德志
  • 通讯作者：
    袁德志

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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