评审组:基础研究组
项目名称:大型旋转机械连接结构振动及可靠性
提名单位: 陕西省知识产权局
提名等级:二等奖
提名单位意见: 以航空发动机和燃气轮机为代表的大型旋转机械在国家战略产业的高端装备中广泛应用,其转子系统在极端服役工况下的振动特性、运动稳定性、结构完整性是保障设备运行安全的关键。但复杂转子-轴承结构系统为高维复杂非线性时变动力学系统,系统装配参数众多,自由度高,分散性大,多种非线性因素耦合,传统的分析方法很难快速分析整机系统的动力学特性,难以进行动力学控制、结构参数优化,可靠性评估等工作。项目围绕旋转系统连接结构复杂振动故障机理与工艺可靠性设计的国家重大需求,在高维复杂转子-轴承系统降维、转子-轴承系统故障机理与振动抑制和转子-轴承系统不确定性量化等方面开展了创新性研究工作。 项目团队已在国内外高水平期刊发表论文300余篇,授权及公开发明专利20余件。主持国家自然科学基金项目、科技部项目、面上项目、国家级军口纵向科研项目等30余项国家级项目及课题。该项目共培养出国家高层次人才计划1人次,省部高层次人才计划3人次、香江学者1人次。该项目建立的模型降维方法在大幅度提高收敛效率情况下快速捕捉到原始转子-轴承系统振动特性,已应用于多个重大型号振动抑制设计,较传统动力学设计方法,有效提升了计算效率和产品的可靠性,有力推动了我国高效模型降维理论的发展。 成果材料齐全、规范,无知识产权纠纷,人员排序无争议,符合陕西省自然科学奖提名条件。特提名为陕西省自然科学二等奖
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:路宽
    排名:1
    行政职务:学院党委副书记
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1、提出具有精度高、收敛快和计算量小优点的非线性动力学系统瞬态POD方法和基于Grssmann流形的自适应POD降维方法,缩减了90%以上的原系统维数,相对误差在5%以下,计算时间缩短96.7%。提出CMS-POD二次降维方法,大幅度提高了大型复杂非线性系统动力学特性的计算效率(科学发现一,代表性论文1,2) 2、提出故障转子不确定性动力学分析方法,具有非嵌入式、效率高等特点,准确获得了含不确定性参数故障转子的非线性响应规律(科学发现二,代表性论文3) 3、提出复杂动力学系统不确定性量化方法-多项式维度分解法和基于可靠性的灵敏度分析方法,并将之推广到转子-轴承系统中(科学发现三,代表性论文4)
  2. 姓名:傅超
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1、提出考虑不确定性参数的非嵌入式转子动力学研究方法,能够适应任意类型结构和复杂度转子系统的定量不确定性传播分析(科学发现三,代表性论文4) 2、基于频率正则法和Chebyshev逼近理论提出非线性振动系统不确定性传播理论,解决此类系统中Gibbs 现象和虚假共振现象的问题,在保证求解精度的基础上准确跟踪各类非线性行为的演变规律(科学发现三,代表性论文4)。 3、提出一种非嵌入式极坐标变换方法,研究转子系统非光滑碰摩问题和裂纹转子超谐波共振,整体误差低于1%,计算效率与传统方法相比提高了90%以上(科学发现三,代表性论文4) 4、提出一种非概率可靠性优化设计方法用于双转子系统。(科学发现三)
  3. 姓名:杨涛
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1.针对转子系统中的基础松动故障、联轴器不对中故障以及转/静子碰摩故障,创新设计了抑振-俘能-监测一体化多功能复合结构,实现了宽频工作频带和刚度自适应在线调控与在线监测,为航空发动机转子轴承系统振动抑制的智能化注入新的技术手段(科学发现二,代表性论文5)。 2.在航空发动机转子轴承系统振动抑制结构中引入了能量俘获单元,不仅能作为控制系统的作动器改善系统的抑振性能,还能实现发动机状态自供能健康监测(科学发现二,代表性论文5)。
  4. 姓名:秦卫阳
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1.明确了周期超材料减振机理,探究了压电超材料元胞参数对带隙的影响,设计了多种局域共振超材料单元,并开展了带隙特性分析(科学发现二,代表性论文5)。 2.提出了航空发动机鼠笼超材料减振方法。考虑到转子系统的转速特征,所提出的超材料结构能显著衰减振动幅度,特别是在共振频率下,相比没有超材料的鼠笼,振幅降低了96%。研究了缺陷态鼠笼超材料结构的减振特性,明确了其减振性能(科学发现二,代表性论文5)。
  5. 姓名:张昊鹏
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目主要学术贡献:1.针对转子系统中的基础松动故障、联轴器不对中故障以及转/静子碰摩故障,开发航空发动机转子-轴承系统故障智能化建模与计算分析系统与半解析求解算法HB-AFT(科学发现二,代表性论文1)。 2.开展故障转子系统振动试验研究,分析转子系统耦合故障机理,提取转子故障特征,研究结果可指导航空发动机转子系统结构设计优化与故障诊断(科学发现二,代表性论文1)。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西北工业大学
    单位贡献:西北工业大学作为第一完成单位,为相关科研提供了完备的平台和基地支撑,力学相关实验室具有一流的实验装置和数据采集、处理及分析设备,机械性能测试设备和超声疲劳试验平台等测试与监测分析设备,为项目研究以及实验分析提供了良好的软硬件条件。在人力、物力、财力等方面大力支持项目研究和成果应用保证了项目成果的顺利完成。学校的政策支持使得教师能够顺利开展相关的科研工作,学校大力培养青年教师发展,为教师的科研工作创造了条件,促进了科研成果的研究及推广应用进程。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处