航空发动机辅助减振支柱结构动力学特性研究

发布时间：2020-07-17 19:37

【摘要】：航空发动机在工作状态下,往往会产生较为剧烈的振动和冲击激励,这些激励会传递到飞机的结构和设备上,引起飞机的整机结构以及机载设备损伤或破坏,甚至直接威胁到飞机的安全飞行,因此需采取措施对航空发动机的振动和冲击载荷加以隔离,其中加装隔振与缓冲装置是解决其问题的主要方法之一。对长时间处于振动和冲击环境下的减振装置,需对其进行CAE分析,研究减振装置中相关参数对其振动和冲击性能的影响,从而为减振装置的设计与改进提供科学依据。本文基于动力学相关理论并结合有限元软件ANSYS Workbench,研究了含减振橡胶粘弹性体的辅助减振支柱在给定边界条件以及装配接触关系下的动力学响应。主要研究了橡胶的力学特性和减振原理;辅助减振支柱的固有特性包括其固有模态和系统频响函数;在系统固有特性基础上对辅助减振支柱在随机振动载荷下的应力响应进行了分析,并基于频响函数和随机振动应力结果对辅助减振支柱金属零部件振动疲劳寿命做了预测;最后采用模态叠加法计算了辅助减振支柱的冲击响应。通过动力学分析,得到了辅助减振支柱中的橡胶弹性及阻尼参数和装配过程中预紧力误差对其动力学响应以及随机振动疲劳寿命的影响,为后续的相关研制工作提供了参考依据。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V231.9
【图文】：

曲线,元件,橡胶

其弹性和粘性兼具的力学特性与其他减振分子链模型，使得橡胶成为一种体积不可压最高可以到达原长的 1000%。当橡胶受到变量的标量函数，弹性势能函数对应变的导胶自动恢复之前的形状，所以橡胶呈现的是的应力随应变变化曲线不再是一条直线，而学特性才满足胡克定律。当橡胶承受压缩载材料，橡胶能够起到减振作用的根本原因是粘弹性材料，常常用弹簧与阻尼的组合形并联可以分别表示为 Maxwell 和 Voigt 元件well 和 Voigt 元件组合而成的，其材料的

滞回曲线,橡胶,滞回曲线

图 2.2 橡胶的滞回曲线受到一个周期简谐激励作用下的能量消2 2 0 0 0 0( tan ) TF dx K x x K x dx 时，反映的是橡胶粘弹性材料的耗能越体相似的力学特性，因此其材料的力学力学状态的影响分为三个阶段（如图 2的形态[32]。当橡胶处于玻璃态时，由于的机械能只能通过弹性势能的形式储存时，分子链可以运动，但是其分子链运胶阻尼性能并不是最佳状态。当橡胶由机械能转化成内能加以耗散。经历加载与卸载重复循环时，每一轮卸这一轮加载时的应力，即橡胶在静态下

温度相关性,橡胶

2 2 20 0 0 0 00 0( tan ) tanT T E F dx K x x K x dx x K (2因此，当椭圆面积越大时，反映的是橡胶粘弹性材料的耗能越大，即阻尼越大。4）温度相关性由于橡胶具有与粘性流体相似的力学特性，因此其材料的力学性能往往会受到温度的影。通常可以将温度对橡胶力学状态的影响分为三个阶段（如图 2.3 所示），即玻璃态，弹性以及玻璃态向弹性态转变的形态[32]。当橡胶处于玻璃态时，由于低温作用，分子链处于被结的情况而导致橡胶吸收的机械能只能通过弹性势能的形式储存，此时的材料损耗因子很，阻尼性能较差。弹性态时，分子链可以运动，但是其分子链运动程度无法完全发挥出橡耗能作用，所以此时的橡胶阻尼性能并不是最佳状态。当橡胶由玻璃态向弹性态转变时，因子较大，能够将大量的机械能转化成内能加以耗散。5）Mullins 效应[33]其主要是指当橡胶材料经历加载与卸载重复循环时，每一轮卸载时橡胶的应力以及下一载时橡胶的应力要远小于这一轮加载时的应力，即橡胶在静态下的模量是逐渐下降的。当加载时，应力与应变曲线沿着上一轮的卸载路径变化并逐渐与上一轮的加载曲线（主曲线合。Mullins 效应如图 2.4 所示。

【参考文献】