航空燃气轮机转子动力学特性与安全性设计

作者: 洪杰 , 马艳红 , 李超

出版社: 北京航空航天大学出版社

出版时间: 2021-02

版次: 1

ISBN: 9787512434493

定价: 128.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

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本书所阐述的航空发动机转子动力学特性及安全性设计，与一般的结构强度及力学特性设计不同，不是防止结构失效，而是使航空发动机结构失效后产生的危害度*小，其核心是极限情况下的危害度控制设计。对此，本书在全面论述转子动力学理论及特性分析方法的基础之上，聚焦于航空发动机整机结构设计中如何贯彻安全性设计方法，提出了叶片飞失情况下的转子系统设计、转子支承结构抗过载设计、碰摩激励下防止转轴断裂设计，以及极限载荷情况下的整机变形控制和安装结构冗余设计，为航空发动机整机结构系统的安全性设计建立了理论方法、分析路径和设计策略。
本书可供航空发动机科研院所的科研人员、陆海空军的航空部队、舰用船用燃气轮机的工作人员，以及相关院校等具有一定专业知识的科研工作者参考，也可供航空燃气轮机相关专业的学生学习使用。洪杰，1965年11月生，北京航空航天大学教授，博士生导师。1990年考入北京航空航天大学并被教育部选送俄罗斯中央动力研究院（CIAM）联合培养攻读博士学位，1996年1月获工学博士学位并在北京航空航天大学任教。教育部跨世纪优秀人才，北京市教学名师，主讲的“航空燃气涡轮发动机结构设计“被评为国家精品在线开发课程和首批国家级一流本科课程。长期从事航空发动机结构系统及动力学研究，近年来，承担“两机”等多项国家重大基础研究项目，发表论文200余篇，培养博士40余名，硕士100名。

马艳红，北京航空航天大学教授，博士生导师，北京市高等学校青年教学名师。1994年考入北京航空航天大学攻读本科、硕士和博士研究生，2005年12月留校任教，2011年受国家留学基金委委派在美国密歇根大学作访问学者1年。曾获宝钢教育奖的优秀教师奖、北京青年教师教学基本功比赛一等奖和最佳教案奖。主要从事航空发动机结构系统动力学与稳健性、新型阻尼材料/智能结构与振动控制研究，现任某国家重点型号“整机结构系统及动力学支撑团队”核心专家，承担国家自然科学基金、“两机”等多项国家重大基础研究项目，曾获国防科技进步二等奖。

李超，北京航空航天大学教师，硕士生导师。1995年考入北京航空航天大学攻读本科、硕士和博士，2009年5月留校任教。主要从事航空发动机总体结构动力学及安全性、智能结构动力学与振动控制研究，现任某国家型号“整机结构系统及动力学支撑团队”和某重点型号“结构系统与可靠性联合团队”的核心专家，承担国家自然科学基金、“两机”、国防基础预研等多项国家重大基础研究项目，曾获国防科技进步二等奖。第1章航空燃气轮机结构及安全性

1.1航空发动机结构及动力学设计

1.1.1整机结构设计

1.1.2整机及转子动力学设计

1.2航空发动机结构安全性

1.2.1结构安全性

1.2.2工作状态与设计要求

第2章航空发动机转子动力学基础

2.1转子振动特征

2.1.1受迫振动

2.1.2自由振动

2.1.3自激振动

2.2转子横向振动力学模型

2.2.1转子运动分析

2.2.2转子运动方程

2.2.3临界转速

2.2.4陀螺力矩影响

2.3转子振动响应特性

2.3.1单盘对称转子

2.3.2单盘偏置转子

2.3.3多盘转子结构系统

2.4转子支点动载荷的影响因素

2.4.1弯曲刚度

2.4.2支点位置

2.4.3支承刚度

第3章航空发动机转子系统动力学特性

3.1单转子系统共振转速分布

3.1.1两支点刚性转子

3.1.2多支点柔性转子

3.2双转子系统共振转速分布

3.2.1共振转速计算方法

3.2.2同向转动双转子系统

3.2.3反向转动双转子系统

3.2.4典型双转子系统共振转速分布仿真计算

3.3双转子系统振动响应特性

3.3.1振动响应特性分析方法

3.3.2中介支点动载荷及其影响因素

3.3.3型双转子系统稳态振动响应仿真计算

第4章叶片丢失下转子系统动力学特性

4.1叶片丢失下转子系统学行为

4.1.1不平衡载荷突变

4.1.2承刚度突变

4.1.3减速过程

4.1.4转子非对称

4.2突加不平衡激励转子动力学特性

4.2.1力学模型

4.2.2振动特性

4.3支承刚度突变转子动力学特性

4.3.1力学模型

4.3.2振动响应特性

4.4加减速转子动力学特性

4.4.1力学模型

4.4.2振动响应特性

4.5性非对称转子动力学特性

4.5.1力学模型

4.5.2振动响应特性

第5章转子支承结构安全性设计

5.1支承结构及动力学分析

5.1.1安全性设计策略

5.1.2支承方案对支点载荷影响

5.1.3支承刚度及转子动力特性设计

5.1.4止推轴承－支承结构安全性设计

5.2冲击激励转子系统动力响应计算

5.2.1力学特性等效建模

5.2.2冲击激励转子振动响应

5.2.3叶片丢失力学过程数值仿真分析

5.3支承结构设计

5.3.1单转子系统叶片丢失

5.3.2双子转子系统叶片丢失

5.3.3轴承支承结构抗冲击设计

第6章碰摩激励下转子系统振动特性

6.1非光滑约束下转子系统模态特性与稳定性分析

6.1.1非线性模态求解的谐波平衡法

6.1.2转子系统模态特性和稳定性分析

6.2转子系统反向涡动及稳定性

6.2.1碰摩激励下转子系统振动响应

6.2.2反向涡动失稳机理

6.2.3反向涡动存在边界预测方法

6.3转子系统弯扭相合振动及稳定性

6.3.1转子弯扭捐合产生机理

6.3.2转子弯扭搞合动力学分析模型

6.3.3不平衡激励下转子弯扭捐合振动特性

6.3.4碰摩激励下转子扭转振动特性

第7章极限载荷环境整机振动及安全性设计

7.1机结构力学行为及评估方法

7.1.1过载状态

7.1.2机动飞行状态

7.1.3变形协调性评估方法

7.2极限载荷状态整机系统变形协调性

7.2.1安全性要求

7.2.2过载状态变形协调性

7.2.3机动飞行状态变形协调性

7.3转子支承结构系统捐合振动分析

7.3.1转-静子藕合振动模型

7.3.2风扇部件娟合振动

7.4安装结构安全性设计

7.4.1安全性要求

7.4.2典型的安装节结构

7.4.3安装结构设计

参考文献
内容简介:
本书所阐述的航空发动机转子动力学特性及安全性设计，与一般的结构强度及力学特性设计不同，不是防止结构失效，而是使航空发动机结构失效后产生的危害度*小，其核心是极限情况下的危害度控制设计。对此，本书在全面论述转子动力学理论及特性分析方法的基础之上，聚焦于航空发动机整机结构设计中如何贯彻安全性设计方法，提出了叶片飞失情况下的转子系统设计、转子支承结构抗过载设计、碰摩激励下防止转轴断裂设计，以及极限载荷情况下的整机变形控制和安装结构冗余设计，为航空发动机整机结构系统的安全性设计建立了理论方法、分析路径和设计策略。
本书可供航空发动机科研院所的科研人员、陆海空军的航空部队、舰用船用燃气轮机的工作人员，以及相关院校等具有一定专业知识的科研工作者参考，也可供航空燃气轮机相关专业的学生学习使用。
作者简介:
洪杰，1965年11月生，北京航空航天大学教授，博士生导师。1990年考入北京航空航天大学并被教育部选送俄罗斯中央动力研究院（CIAM）联合培养攻读博士学位，1996年1月获工学博士学位并在北京航空航天大学任教。教育部跨世纪优秀人才，北京市教学名师，主讲的“航空燃气涡轮发动机结构设计“被评为国家精品在线开发课程和首批国家级一流本科课程。长期从事航空发动机结构系统及动力学研究，近年来，承担“两机”等多项国家重大基础研究项目，发表论文200余篇，培养博士40余名，硕士100名。

马艳红，北京航空航天大学教授，博士生导师，北京市高等学校青年教学名师。1994年考入北京航空航天大学攻读本科、硕士和博士研究生，2005年12月留校任教，2011年受国家留学基金委委派在美国密歇根大学作访问学者1年。曾获宝钢教育奖的优秀教师奖、北京青年教师教学基本功比赛一等奖和最佳教案奖。主要从事航空发动机结构系统动力学与稳健性、新型阻尼材料/智能结构与振动控制研究，现任某国家重点型号“整机结构系统及动力学支撑团队”核心专家，承担国家自然科学基金、“两机”等多项国家重大基础研究项目，曾获国防科技进步二等奖。

李超，北京航空航天大学教师，硕士生导师。1995年考入北京航空航天大学攻读本科、硕士和博士，2009年5月留校任教。主要从事航空发动机总体结构动力学及安全性、智能结构动力学与振动控制研究，现任某国家型号“整机结构系统及动力学支撑团队”和某重点型号“结构系统与可靠性联合团队”的核心专家，承担国家自然科学基金、“两机”、国防基础预研等多项国家重大基础研究项目，曾获国防科技进步二等奖。
目录:
第1章航空燃气轮机结构及安全性

1.1航空发动机结构及动力学设计

1.1.1整机结构设计

1.1.2整机及转子动力学设计

1.2航空发动机结构安全性

1.2.1结构安全性

1.2.2工作状态与设计要求

第2章航空发动机转子动力学基础

2.1转子振动特征

2.1.1受迫振动

2.1.2自由振动

2.1.3自激振动

2.2转子横向振动力学模型

2.2.1转子运动分析

2.2.2转子运动方程

2.2.3临界转速

2.2.4陀螺力矩影响

2.3转子振动响应特性

2.3.1单盘对称转子

2.3.2单盘偏置转子

2.3.3多盘转子结构系统

2.4转子支点动载荷的影响因素

2.4.1弯曲刚度

2.4.2支点位置

2.4.3支承刚度

第3章航空发动机转子系统动力学特性

3.1单转子系统共振转速分布

3.1.1两支点刚性转子

3.1.2多支点柔性转子

3.2双转子系统共振转速分布

3.2.1共振转速计算方法

3.2.2同向转动双转子系统

3.2.3反向转动双转子系统

3.2.4典型双转子系统共振转速分布仿真计算

3.3双转子系统振动响应特性

3.3.1振动响应特性分析方法

3.3.2中介支点动载荷及其影响因素

3.3.3型双转子系统稳态振动响应仿真计算

第4章叶片丢失下转子系统动力学特性

4.1叶片丢失下转子系统学行为

4.1.1不平衡载荷突变

4.1.2承刚度突变

4.1.3减速过程

4.1.4转子非对称

4.2突加不平衡激励转子动力学特性

4.2.1力学模型

4.2.2振动特性

4.3支承刚度突变转子动力学特性

4.3.1力学模型

4.3.2振动响应特性

4.4加减速转子动力学特性

4.4.1力学模型

4.4.2振动响应特性

4.5性非对称转子动力学特性

4.5.1力学模型

4.5.2振动响应特性

第5章转子支承结构安全性设计

5.1支承结构及动力学分析

5.1.1安全性设计策略

5.1.2支承方案对支点载荷影响

5.1.3支承刚度及转子动力特性设计

5.1.4止推轴承－支承结构安全性设计

5.2冲击激励转子系统动力响应计算

5.2.1力学特性等效建模

5.2.2冲击激励转子振动响应

5.2.3叶片丢失力学过程数值仿真分析

5.3支承结构设计

5.3.1单转子系统叶片丢失

5.3.2双子转子系统叶片丢失

5.3.3轴承支承结构抗冲击设计

第6章碰摩激励下转子系统振动特性

6.1非光滑约束下转子系统模态特性与稳定性分析

6.1.1非线性模态求解的谐波平衡法

6.1.2转子系统模态特性和稳定性分析

6.2转子系统反向涡动及稳定性

6.2.1碰摩激励下转子系统振动响应

6.2.2反向涡动失稳机理

6.2.3反向涡动存在边界预测方法

6.3转子系统弯扭相合振动及稳定性

6.3.1转子弯扭捐合产生机理

6.3.2转子弯扭搞合动力学分析模型

6.3.3不平衡激励下转子弯扭捐合振动特性

6.3.4碰摩激励下转子扭转振动特性

第7章极限载荷环境整机振动及安全性设计

7.1机结构力学行为及评估方法

7.1.1过载状态

7.1.2机动飞行状态

7.1.3变形协调性评估方法

7.2极限载荷状态整机系统变形协调性

7.2.1安全性要求

7.2.2过载状态变形协调性

7.2.3机动飞行状态变形协调性

7.3转子支承结构系统捐合振动分析

7.3.1转-静子藕合振动模型

7.3.2风扇部件娟合振动

7.4安装结构安全性设计

7.4.1安全性要求

7.4.2典型的安装节结构

7.4.3安装结构设计

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