机动飞行环境下转子系统的复杂非线性动力学行为及机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11602070
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0702.非线性振动及其控制
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Based on the prophase research of the nonlinear rotor dynamics during flight maneuvers in the doctoral dissertation of the applicant, this proposal is focused on the theoretical and experimental study at mechanism level. Taking the single rotor system as the research object, the motion equations of the system are formulated with the consideration of the maneuver loads with respect to the representative flight maneuvers, as well as the nonlinearities from the key components such as nonlinear elastic supports or roll bearings. By combining the general harmonic balance method with the alternating frequency/time domain technic, the theoretical method for solving dynamic equations with complex nonlinearities is proposed in this proposal, which can overcome the weakness of numerical methods in mechanism studies because of failing to obtain the unstable solutions. Then an intensively study on the nonlinear dynamic characteristics of different rotor systems during flight maneuvers is carried out by employing both theoretical and simulation methods, and the results are also verified with a series of experimental investigations. Furthermore, the proposed research intents to profoundly reveal the dynamic mechanism for how the complicated nonlinear behaviors of the rotor system occur during flight maneuvers, and how they are significantly affected by the system parameters. The motivation of this proposal is to initiate the progress on the fundamental theories for dynamic stability control of rotor systems in flight maneuvers. Moreover, a primary study is carried out in the field of dual-rotor system dynamics under maneuver load, which is aimed to generalize the research results from single-frequency-excited low-dimensional system to double-frequency-excited high-dimensional system.
本项目是对申请者博士学位论文的深化和扩展,在前期研究基础上进一步开展动力学机理层面的理论研究及实验研究工作。以单转子系统为研究对象,考虑支承、轴承等关键部件的非线性因素及典型机动飞行工况,建立机动飞行转子系统的动力学模型;引进现代数学方法中的时域频域转换技术对传统谐波平衡法进行改进,建立针对含复杂非线性因素转子系统振动方程的理论求解方法,从而突破数值方法由于不能求得系统不稳定解而无法深入开展动力学机理研究的限制;通过理论分析和数值仿真深入研究机动飞行环境下转子系统的非线性动力学特性,并采用实验手段对理论研究结果进行实验验证,深刻揭示机动飞行环境下转子系统复杂非线性动力学行为的发生机理以及重要工程参数的影响机制,以期为机动飞行转子系统的动力学稳定性控制提供理论指导;初步探索研究机动飞行环境下航空发动机双转子系统的非线性动力学特性,旨在将研究成果由单频激励的低维系统向双频激励的高维系统推广。

结项摘要

本项目围绕机动飞行环境下航空发动机转子系统的非线性动力学行为及机理展开研究,以期掌握飞机机动飞行带来的机动载荷对航空发动机转子系统动力学特性的影响规律,为机动飞行转子系统的动力学稳定性控制提供理论指导。提出了常数激励与简谐激励联合作用下转子系统非线性动力学特性的科学问题,并以Duffing系统及Duffing型转子系统为例研究了常数激励对系统骨架曲线、幅频响应特性及分岔模式的影响规律,研究方法及研究结果对深入认识常数激励在非线性动力系统中的本质属性具有借鉴意义。针对含间隙等复杂非线性因素的转子系统非线性振动方程的理论求解问题,引进现代数学方法中的时域频域转换技术对谐波平衡法进行改进,构建了半解析半数值的求解分析方法,突破数值方法由于不能求得系统不稳定解而无法深入进行动力学机理研究的限制,为深入开展机动飞行环境下转子系统复杂非线性机理研究奠定基础。通过研究深刻阐释了机动飞行转子系统碰摩故障下的亚谐共振分岔机理、机动载荷下含裂纹故障转子系统的超谐共振机理,并给出关键系统参数的影响规律,为机动飞行转子系统的动力学稳定性控制提供理论依据。提出了利用常数激励进行转子系统裂纹故障诊断的方法,并利用机动飞行转子系统实验台进行了初步实验验证,该技术已申请发明专利,为研究成果的转化应用奠定基础。针对实际航空发动机双转子系统开展了动力学建模和模型简化降维工作,为已有理论研究成果向实际航空发动机双转子系统的推广奠定基础。基于双转子-中介轴承系统简化动力学模型初步开展了主共振研究,重点探讨中介轴承间隙对系统非线性振动特性的影响,并初步开展了中介轴承故障机理研究,研究成果对中介轴承的设计、选用以及故障诊断有一定的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
多自由度参激系统稳定性分析的数值解法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐梅鹏;李凌峰;任双兴;侯磊;陈予恕
  • 通讯作者:
    陈予恕
Dynamic response analysis for the aero-engine dual-rotor-bearing system with flexible coupling misalignment faults
航空发动机双转子轴承系统弹性联轴器不对中故障动态响应分析
  • DOI:
    10.21595/jve.2017.18553
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zhenyong Lu;Xiaodong Wang;Lei Hou;Yushu Chen;Hongliang Li
  • 通讯作者:
    Hongliang Li
Nonlinear dynamic analysis of a complex dual rotor-bearing system based on a novel model reduction method
基于新型模型简化方法的复杂双转子轴承系统非线性动态分析
  • DOI:
    10.1016/j.apm.2019.05.045
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    APPLIED MATHEMATICAL MODELLING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jin, Yulin;Lu, Kuan;Chen, Yushu
  • 通讯作者:
    Chen, Yushu
外转子支点不同心的双转子系统振动特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐梅鹏;侯磊;李洪亮;陈予恕
  • 通讯作者:
    陈予恕
非线性共振及其计算和应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯磊;陈予恕
  • 通讯作者:
    陈予恕

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其他文献

藏东南油菜农田土壤线虫的群落结构特征
  • DOI:
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    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
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棉花PTS2受体基因(GhPex7)的克隆及表达分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    李德谋;肖月华;罗明;侯磊;罗小英;罗克明;裴炎*
  • 通讯作者:
    裴炎*
Terahertz Real-Time Off-Axis Digital Holography with Zoom Function
具有变焦功能的太赫兹实时离轴数字全息术
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    侯磊;韩小卫;杨磊;施卫
  • 通讯作者:
    施卫
宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李蒙蒙;侯磊;林启蒙;郭鸿宇;陆宝乐;陈浩伟;冯宏剑;白晋涛
  • 通讯作者:
    白晋涛
云南不同类型农村沟渠底泥中氮赋存形态分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梅涵一;王妍;刘云根;梁启斌;侯磊;郑寒
  • 通讯作者:
    郑寒

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

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          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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