转轴--柔性盘--叶片系统碰摩动力学特性研究的开题报告.docx

转轴--柔性盘--叶片系统碰摩动力学特性研究的开题报告
一、研究背景及意义
柔性盘转轴系统广泛应用于风力发电机组、船舶、航空航天、工业机械等领域。由于叶片运行时会产生振动，柔性盘的弹性会对转轴和叶片系统的碰摩动力学特性产生显著影响，进而影响整个系统的稳定性、可靠性、寿命及性能。因此，对于柔性盘转轴叶片系统的碰摩动力学特性研究具有重要的学术和工程应用价值。
二、研究现状及存在的问题
目前，国内外在柔性盘转轴叶片系统碰摩动力学方面的研究已经取得了一定的进展。对于叶片动力学方面，已经有大量文献研究表明，在相应载荷下，叶片会产生一定的变形，而这种变形会进一步影响系统整体的动力学特性。关于转轴动力学方面，基本上都是基于板弹性假设，利用有限元或者解析法对转轴的振动特性、应力分布等进行分析。对于碰摩动力学问题，也有一些研究，如对碳纤维复合材料轴承内环与外环间的干摩擦进行了接触力的测试与分析，文献中还有通过实验数据分析轴承接触应力和疲劳寿命等方面的研究。
然而，在柔性盘转轴叶片系统碰摩动力学研究领域，依旧存在以下问题：
1.没有对柔性盘的影响进行充分的考虑；
2.目前仍然缺乏行之有效的数值求解方法；
3.实验验证过程缺乏系统性，评估结果存在偏差。
因此，开展柔性盘转轴叶片系统碰摩动力学特性的研究具有重要意义。
三、研究内容
本文拟针对柔性盘转轴叶片系统碰摩动力学特性进行深入探究。计划本着从模型到实验的方式进行研究，具体包括：
1.建立柔性盘转轴叶片系统的有限元数学模型；
2.探究叶片振动和变形对系统碰摩动力学特性的影响；
3.系统化分析柔性盘对转轴叶片系统碰摩动力学特性的影响；
4.基于数值模拟，探究不同运行条件下转轴与柔性盘、叶片之间的碰摩动力学特性；
5.设计实验方案进行实验，验证理论和数值模拟的正确性。
四、研究方法
1.有限元分析方法：基于ANSYS等软件平台建立柔性盘转轴叶片系统的有限元数学模型，通过对该模型的建立、组装、求解，得到振动特性、应力分布、碰摩动力学特性等数据。
2.数值模拟：利用软件进行运动学和动力学分析，通过数值模拟探究不同转轴叶片系统运行条件下的动力学特性和碰摩动力学特性，比较不同条件下的区别。
3.实验研究：利用转轴及叶片试验台，设计柔性盘转轴叶片系统平衡性测试、加速度测试、转速测试、应力测试等进行实验研究，进一步验证理论和数值模拟的准确性。
五、研究预期结果
1.柔性盘对转轴叶片系统碰摩动力学特性的影响进行了详细的研究。
2.理论计算和数值模拟结果得到了验证并得出结论，实验验证了理论计算和数值模拟的正确性。
3.本研究所得到的数据与结论，可为相关行业的技术研发和生产提供参考。
六、参考文献
[1]Maximov,V.I.,Shmyrin,S.N.,&Piskunov,V.G.(2017).Contactelastic-plasticproblemofashaftandadiskofaturbogenerator.InternationalJournalofDamageMechanics,26(5),763-774.
[2]Shen,S.,Hu,X.,Ji,M.,&Kang,Y.(2018).Experimentalstudyofthedynamicbehaviorandwearcharacteristicsofthecarbonfibercompositematerialspair.TribologyTransactions,61(3),415-423.
[3]李国庆,曹建林,王志钢,等.硫化硅箔型柔性盘的制备与性能研究[J].高技术纤维与应用,2016,41(6):29-33.
[4]杜富强,王治国,徐均清.螺旋桨颤振下混合叶片模态分析.飞行器环境学报,2013,8(3):228-235.