ASME-GT2012会议，个人见闻：干摩擦，压电和结构动力学

Rainyboy

ASME协会和GT会议

    2012年6月11日至6月15日，美国机械工程师协会（AmericanSociety of Mechanical Engineers，ASME）在丹麦哥本哈根市举办了为期5天的燃气轮机学术讨论年会（TURBO EXPO，会议简称GT）。参加此次会议有来自美国、英国、德国、意大利、日本、中国等几十个国家和地区的近500名研究人员，以及西门子、GE，PW，阿尔斯通，ANSYS，OROS等国际燃气轮机相关企业的代表。以大会报告和分组会议（20余个方向近百个专题）的形式进行了广泛充分的讨论和交流，展示了这些领域研究的最新进展，本人很荣幸得到了学术会议的邀请和丹麦签证。本人在6月14日下午在结构动力学分会上介绍了论文研究工作（GT2012-69208）：“Vibration DissipationCharacteristics of Symmetrical Piezoelectric Networks with Passive Branches”。为期5天的会议期间，不仅能够与各国相关专业的顶尖技术人员交流，同时还能参观学习会议提供的相关展览和公司介绍，受益匪浅。

    美国机械工程师协会成立于1880年，主要目的是发展机械工程及其有关领域的科学技术、鼓励基础研究、促进学术交流；发展与其他工程学、协会的合作，开展标准化活动，制定机械规范和标准。它拥有近12万会员，管理着全世界最大的技术出版署，主持每年30余个技术会议，200个专业发展课程，并制订了许多工业和制造标准。而与GT会议直接相关的国际燃气轮机学会（International GasTurbine Institute，IGTI）是其下属的一个技术学会。

大会报告

    2012届大会报告的主题是“于极端环境工作的可靠燃气轮机”（Reliable Gas Turbines Operating in Extreme Environments），由GE、PW和西门子公司的三位负责人分别论述，可见国外燃气轮机的关注点已不是常规的工况下的设计、使用和维护问题，而已是发展到（或即将发展到）对一些极端情况下可靠性问题的探讨。这里的极端不仅仅指工况的极端（例如进气中富含沙尘），也指长久以来航空燃气轮机的能量与质量的辩证统一，即“The combination of power and lightness”——还将被推向新的极端。具体地，大会报告指出如下几个可以应对上述极端挑战的新途径，它们是：

1）智能系统：“Smart system design”

2）新型材料：“Materials innovation”

3）模型验证：“Model validation”

4）维护：“Maintenance”

    大会报告同时指出，在不遗余力地追求“极端”的同时，应当注意存在于航空发动机中的另一个辩证统一，即安全与性能的统一。大会报告者认为，在设计中安全性总是优于性能进行考虑的（“regard safety over performance”）。目前该领域发展的另一个“极端”或趋势，是风力发电机，在哥本哈根的会场外面就矗立着西门子公司制造的MW级风力发电机，如图2所示。相比于航空发动机叶片的轻薄化的趋势，风力发动机的叶片是另一个极端，6MW风力发电机的叶片就比一个A380飞机还要长。

分会报告

    关于叶轮机械中的干摩擦技术，参加了 “Nonlinear Dynamics in gas-TurbineEngines”和“Frictionand Material Damping in Bladed Discs and Vanes”技术报告会以及“Friction Damping Technology: Present and Future”综述报告会。目前叶盘结构中的干摩擦问题的计算可以说已迈入“统一计算模型”的时代，即已有可包含局部分离、局部滑移、甚至局部部分滑移的频域分析模型（可分析针对叶盘结构的各种干摩擦阻尼），由E. P. Petrov 建立和发展，并且已开发了较稳定的计算程序。这（叶盘结构、干摩擦问题、计算结构动力学）可以说是Dr. Petrov的“看家法宝”，在此基础上，他和帝国理工的结构动力学分析中心（帝国理工与罗罗公司联合建立）近年来不断尝试将气动激振力（Flutter）、失谐（Mistuning）、干摩擦（Dry Friction）和碰磨（Rubbing）效应一起考虑，从而可以实现对实际叶盘结构的高精度动力学分析。除此以外，GT69281也是一篇有意思的文章，这篇文章分析了分段机匣螺栓连接处的干摩擦，指出合理地设计连接紧度甚至可以利用此处的摩擦阻尼损耗机匣（薄壳）的周波数振动。这是与传统的认识不一致的，首先机匣的连接紧度会影响整个发动机外壳的刚度，似不可认为以其他目的更改；其次周波数振动是通过加入阻尼环/套筒进行振动抑制的。

    关于结构动力学中的试验问题，参加了“Damping Measurement and Quantification”和“Experimental Vibration Analysis”技术报告会。主要议题在于干摩擦系统的等效阻尼比识别和模型识别参数的偏差或误差的估计。

关于压电材料阻尼，归于新型阻尼技术“Emerging Damping Technologies”技术报告会，即本人工作所在的技术报告会。目前，无论是学术界还是航空发动机企业，应该说还是承认压电材料在叶轮机械上的运用前景的，但是有几个问题仍摆在面前：

    1）压电片贴在哪儿？压电片的叶片上怎么分布？

    2）压电片是陶瓷，也容易碎，一旦失效系统的阻尼就失效了，可靠性不如干摩擦。

    3）高温环境下，压电材料的温度高于居里温度将不具备压电效应。

    4）对薄的叶片不适用。

    因此，GT68600和GT68639这两篇文章虽然只是分别将已经较成熟的压电被动分支和主动控制技术用在了“具有叶片形状和大小”的结构上，仍被认为具有相当的实用意义。由此可见，针对应用对象进行的实验研究是多么的迫切——这实际上正是目前该领域需要迫切回答的问题，即“我们知道压电阻尼有效且实验室环境下可行，但，如何使用在实际叶片上？”

    除此以外，还参加了“General Vibration Topics”和“Turbomachinery Aeroelasticity and Computational Method”等技术报告会。

附：可进一步详细参考的论文

Nonlinear Dynamics in gas-Turbine Engines:
GT68474, GT68986, GT69281

Friction Damping Technology: Present and Future:
GT70126, GT70156, GT70158, GT70159, GT70160

Friction and Material Damping in Bladed Discs and Vanes:
GT68089, GT68185, GT69052, GT68578, GT69789, GT69797

Damping Measurement and Quantification:
GT68048, GT69059, GT69472, GT69677

Experimental Vibration Analysis
GT68182, GT69577, GT68291, GT69760

Emerging Damping Technologies
GT68600, GT68639, GT69208, GT69322, GT69322, GT69343

General Vibration Topics
GT68173, GT68641, GT68037

Turbomachinery Aeroelasticity and Computational Method
GT68396, GT69439, GT68631, GT68393

weichenglife

多谢分享！

枫叶小书童

谢谢分享

sunshiweipp

看来得关注这次会议文章。我就是做阻尼环的干摩擦的，一直对等效阻尼不知道怎么弄

fengchunlijdb

值得

xinzhoutai

战机 又要更新换代啊 这是

www.zdscj.com|

这个专业性有点强咯！

iwecabt

好贴就是好贴











岳虹 金泰  醫科大學   酷懶之味

beegreen

多谢分享，正在关注ASME-GT的会议。