超高速试验机动力学研究

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超高速大功率同步电动机励磁机联轴器、励磁机轴强度及疲劳计算

超高速大功率同步电动机励磁机联轴器、励磁机轴强度及疲劳计算
科 技 创 新
2 0 1 3 年第2 期I 科技 创新 与应 用
骨科生物力学实验室建设 的实践与探索 苏州 2 1 5 07 ) 摘 要j 本文通过 苏州大学骨科生物力学实验室建设方 面的 实践, 探讨 了以科研 为主要任务的科研 型实验 室建设途径, 并提 出了 可供借鉴的骨科生物力学实验室建设经验。 关键词: 骨科生物 力学 ; 科研型 实验 室; 实验 室建设 骨科生物力学实验是用实验方法测定骨科中骨折 、 固定 、 植入 、 拥有 “ 国家级 ” 双重点称号的临床医学学科之一 ; 自2 0 0 1 年 以来 , 连 矫形 、 组织工程 、 生物材料和 医疗器械等力学性能的一 门学科 , 对临 续三次( “ 十五 ” 、 “ 十一 五” 、 “ 十二五” ) 成为江苏省骨科临床 医学 中 床骨科起着重要作用。 骨科生物力学实验性很强, 跨工程、 医学等多 心。实验室旨在以临床运用为导向 , 依托苏大骨科优势 , 协 同创新 , 临床研究和应用开发研究一体化 的高水平实验 领域。目 前我国骨科生物力学研究不断深入, 在临床骨科的运用大 逐步建成基础研究 、 大提升 。 骨科手术技巧取得了显著进步 , 根据生物力 学原 理设 计的 平 台 。 各种骨科器械相继问世。 因此骨科生物力学 的科研工作也受到越来 3坚持研究水平 、 梯 队建设、 人材培养相结合 高水平科学研究离不开高水平人才 , 只有具备高水平人才和高 越多的重视 , 不少骨科生物力学实验室相继建立 , 大都设 在相关科 研院所 研究型医院等 , 属于科研 型实验室 , 区别与普通 的教学实验 水平科学研究 , 才能建成高水平实验室 。 科技以人为本 , 科研型实验 室。那么一座具有国内领先 、 国际领先水平的骨科生物力学实验室 室的建设更是如此。不仅需要富有开创精神的高水平学术带头人 , 更需要一批朝气蓬勃 、 极具开拓创新 应该如何去建设? 必须具有什么样的条件和设备来完成一些比较高 能够进行高水平 的科学研究 ; 他们才是 实验室今后建设发展 的主力 端的科学实验? 除了具有硬件设施之外, 其他还应该注意什么? 本人 精神 的中青年科技骨干力量 , 所在的苏州大学骨科生物力学实验室是学校的重要科研基地, 在科 军 。 此外 , 实验技术人员除进行实验仪器设备使用管理外 , 也应该成 才能充分发挥其积极性 , 利用 实验室资 研型实验室建设方面取得 了一定成效 。根据本人 的实践经验 , 谈谈 为科研 的参与者和完成者 , 源来协助完成科研工作 。 因此必须重视实验室的梯 队建设 和人材培 对骨科生物力学实验室建设的认识。 养, 努力造就一支理论基础坚实 、 科研思维活跃 、 科技攻关能力强 、 1配备先进的实验仪器设备和完善仪器设备管理制度 科学的建设和发展骨科生物力学实验室, 必须借助于先进的科 实干精神好的科研 队伍。 4科 研 项 目促 进 实验 室 发 展 学仪器设备, 以满足骨科生物力学的科研要求。骨科生物力学实验 实验 室依靠创新学科的优势 ,在竞争 中积极争取 国家科研项 室常用的仪器设备有生物力学试验机 , 生物力学扭转试验机, 高频 在科研项 目的推动下 , 不断完善和升级实验条件 , 发展实验室基 压力分布测试仪, 足底压力分析仪 , 硬度测试机, 红外运动捕捉系 目。 形成创新学科 、 科研项 目与实验室科研平 台 3 个方 面的相 统。 三维打印机等。此外骨科生物力学实验离不开计算生物力学软 本建设 , 个方面 : 一是积极争 件。 如大型计算工作站配合有限元分析软件、 三维建模软件等, 可以 互推动。 目前科研型实验室经 费来源主要有 3 如高技术“ 8 6 3 ” 项 目, “ 9 7 3 ” 项 目, 国家 自然科学 完成各种复杂的力学仿真计算、 医疗器械的 C A D设计与优化、 医学 取 国家级科技项 目, 通过项 目的科研经费武装 实验 数字图像处理、 三维有限元分析等。这些国际先进的技术和产品提 基金项 目以及地方政府科技项 目等 , 二是利用 “ 2 l 1 ” 工程 、 一流大学建设“ 9 8 5 ” 建设经费, 支 持实验室 高了实验室整体科研条件和学科发展水平, 为实验室的可持续发展 室 ; 的创新体系 ; 三是利用创收经费解决建设 经费不足 的问题 , 例如通 奠定 了物质基础。 来补充实验室建设 骨科 生物力学 的很多试验必须借助高精尖的试验装置 、 仪器设 过技术支持或提供测试等 和企业签订横 向项 目, 备才能顺利, 如苏大骨科生物力学实验室的力学测试机器是 目 前国 经 费 的不 足 。 5 总 结 际最高端的电子式 I n s t r o n 动静态扭转试验机。为确保科研工作高 科研型实验室建设是一项复杂的系统工程 , 需要不断探索 和实 效有序进行, 加强仪器设备的管理至关重要。我们根据国家和学校 践。总 的来说 , 骨科生物力学实验室 的发展需要在 以下几个方 面加 有关规定, 制订了骨科生物力学实验室设备管理制度 , 对实验室人 一是加强实验室现代化管理 , 合理利用实验室资源 。 充分利用 网 员和各种仪器设备进行统一管理。首先实行设备专人负责制, 将每 强。 特别是对 大型实验设备和分析仪器 , 要统一管理 , 促进 资源 台设备交由熟悉和经常使用的教师负责管理该仪器设备的使用和 络技术 , 共享。二是争取多方投入 , 尤其是争取到稳定的实验室运行经费, 保 维护。 管理人员定期检查 。 及时解决设备运行中出现的问题 , 使仪器 更好 的为科研提供服务。三是加快人才引进 , 加 设备能够有效的运行 。 仪器的操作具有详细 、 醒 目的流程说 明。 另一 障实验室正常运转, 保证实验室可持续发展。 方面 。 对于精密仪器和专业性较 强的仪器 , 如红外运动捕捉系统 、 高 强原创性基础理论的研究 , 参 考 文献 频压力分布测试仪 、 动静态扭转试验机等 , 需要单独建档 , 制作专 门 骨科生物力学 实验统计和 实施[ J ] . 矫 形外科杂志, 2 0 0 5 , 1 3 的仪器操作规程和使用维护记录 ,提高仪器的安全性和使用效率 。 … 王以进. 设备使用者在使用前要向设备负责人预约, 并对使用时间和数量进 ( 1 ) : 6 9 — 7 1 . 2 ] 瞿 东滨, 钟世镇. 骨科生物力 学的发展及前 沿领域[ J ] . 中华外科杂 行登记 , 既有避免使用时间上的冲突 , 也大大减少了设备闲置 , 真正 『

动力学实验实验报告

动力学实验实验报告

一、实验目的1. 理解动力学基本原理,掌握动力学实验的基本方法。

2. 通过实验验证牛顿第二定律,即物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比,与它的质量成反比。

3. 学习实验数据的采集、处理和分析方法。

二、实验原理牛顿第二定律是经典力学中的基本定律,其数学表达式为:F = ma,其中F为作用在物体上的合外力,m为物体的质量,a为物体的加速度。

三、实验设备1. 动力实验台2. 测力计3. 速度传感器4. 电脑数据采集系统5. 实验用小车及砝码四、实验步骤1. 准备实验器材:将实验台上的小车放置在水平轨道上,确保小车能够自由滑动。

2. 连接数据采集系统:将测力计、速度传感器和电脑数据采集系统连接好,确保各部分工作正常。

3. 实验数据采集:a. 将砝码挂在小车后端,记录小车初始位置。

b. 打开数据采集系统,启动小车,同时开始记录小车运动过程中的速度和测力计的示数。

c. 当小车运动至预定距离时,停止小车,记录此时的速度和测力计的示数。

4. 数据处理:a. 根据实验数据,绘制小车速度与时间的关系图,计算小车的加速度。

b. 根据牛顿第二定律,计算作用在小车上的合外力。

c. 比较计算得到的合外力与实验测得的力,分析误差来源。

五、实验结果与分析1. 速度与时间关系图:根据实验数据绘制速度与时间关系图,观察小车运动规律,发现小车在实验过程中呈匀加速直线运动。

2. 加速度计算:根据速度与时间关系图,计算小车的加速度,得到加速度a =2.5 m/s²。

3. 合外力计算:根据牛顿第二定律,计算作用在小车上的合外力F = ma = 2.5kg × 1 m/s² = 2.5 N。

4. 误差分析:实验过程中,误差主要来源于以下方面:a. 测力计的精度;b. 速度传感器的精度;c. 数据采集过程中的误差;d. 实验操作过程中的人为误差。

六、实验结论通过本次实验,验证了牛顿第二定律的正确性,掌握了动力学实验的基本方法。

新型刚性超高速旋转过载保护装置动态特性分析研究

新型刚性超高速旋转过载保护装置动态特性分析研究

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X51高超音速飞行器

X51高超音速飞行器

X51高超音速飞行器据提前出版的美国著名科技刊物大众机械师介绍,美国空军研究试验室正在开展一个名为“驭波者”X-51的新一代超高速导弹项目,前期的测试工作已经完成,目前正在进行地面测试,整个项目的试验到2008年结束,预期2009年能正式发射。

根据公布的性能指标,X-51头部扁平,充分考虑到高速飞行时的空气动力学需求,外形借鉴了宇宙飞船和巡航导弹的特点。

弹体由镍合金制成,长约3.5米,重量和体积都与一般的导弹差不多,可任意搭载到轰炸机或战斗机上,是一种标准的空对地巡航导弹。

但它的速度又让它有别于其他巡航导弹。

据介绍,X-51由B-52轰炸机带到3.5万英尺的高空发射,然后速度达到5马赫,也即约6000公里/小时,在20分钟内从阿LA伯海打到阿富汗东部,也几乎可以在一小时内对地球上任何一处目标实行精确打击。

X-51将是世界上第一个能够达到如此高速的空射巡航导弹,以前,只有弹道导弹和宇宙飞船才能达到这种速度。

X51采用超燃冲压发动机验证机(S ED-WR),该验证发动机长26英尺,4000磅,采用碳氢燃料.据美国《空中攻击网站》2010年3月9日报道,美国空军即将开始对X-51“乘波者”高超声速飞行器进行首次飞行试验,试验总共将进行4次。

与以前的同类飞行器相比,X-51能够提供更长的滞空时间与更远的飞行距离。

X-51高超声速飞行器的首飞预计将在3月底进行。

波音公司位于圣路易斯市的防御、空间及安全系统分部从2003年开始承担空军研究实验室(AFRL)和国防预先研究计划局(DARPA)的这一研制任务。

环球时报5月27日报道美国于5月26日在加利福尼亚州南部太平洋海岸的军事基地,成功试飞一架高压喷气动力驱动的高超音速X-51A飞行试验机。

X-51采用普惠公司制造的空气式超音速燃烧冲压引擎,可提供超过200秒的动力冲压支持,使飞机在短时间内提速至5马赫。

之前最长的动力冲压时间来自美国航空航天局所制造的试验机X-43——可提供12秒的动力支持。

超快光学与超快动力学

超快光学与超快动力学

超快光学与超快动力学超快光学与超快动力学是一门研究光的快速行为和光对物质的相互作用的学科。

通过研究光脉冲的产生、操控和进行时间分辨,我们可以深入了解光与物质之间的相互作用过程,从而在物理学、化学、生物学等领域推动许多重要的科学和技术进展。

1. 超快光学的基本原理和技术超快光学主要关注光脉冲的产生和测量。

现代超快光学实验通常使用飞秒激光器作为光源,产生极短的激光脉冲。

这些激光脉冲的时间尺度在飞秒(10^-15秒)和皮秒(10^-12秒)之间。

为了测量这些超短的光脉冲,常用的方法是光谱干涉法和自相关法。

光谱干涉法可以将光脉冲的频谱信息转化为时间信息,通过测量干涉信号的强度来获取脉冲的时间特性。

自相关法则是通过与自身相干的方式来测量光脉冲的时间宽度。

2. 超快动力学的应用超快动力学是研究光与物质相互作用过程的学科,其应用广泛。

在物理学中,超快动力学可以帮助我们探索基本粒子的行为和相互作用过程。

通过观察电子在固体中的运动和相互作用,我们可以揭示材料的电子结构,并研究材料的光电子性质。

在化学领域,超快动力学可以用于研究分子中的光化学反应和量子动力学过程。

通过控制光脉冲的参数,如频率、强度和时间延迟,我们可以精确地操控化学反应的路径和速率,从而实现高选择性的分子转化和合成。

在生物学中,超快动力学可以帮助我们理解生物分子的结构和功能。

通过研究光感受分子的光激发和电子转移过程,我们可以揭示生物分子的构象和动力学行为,进而了解生物体内的生物学过程。

3. 超快光学与超快动力学的发展趋势随着技术的不断进步和发展,超快光学与超快动力学在科学研究和技术应用中有着广阔的前景。

一方面,超快光学技术的不断发展使得我们可以实现更快速、更精确的光脉冲控制和测量。

例如,飞秒激光器的脉冲宽度可以进一步缩短到亚飞秒或甚至阿秒的数量级,从而实现对更高时间分辨率的研究。

另一方面,超快动力学在生物医学和纳米技术等领域的应用也将得到进一步推广和应用。

超声速空气动力学

超声速空气动力学

超声速空气动力学全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:超声速空气动力学是一门研究在超过音速的速度下发生的空气流动现象的学科。

在这个领域里,空气动力学原理和方法被应用于超音速和高超音速飞行器,火箭,导弹,高速列车以及其他超声速运输工具的设计与研究中。

超声速空气动力学不仅关乎着航空航天领域的发展,也对工程技术和科学研究有着重要的意义。

超声速飞行是指物体在超过音速(即1马赫)的速度下飞行。

在这种情况下,物体所受到的气动力学影响显著不同于亚声速流动。

当物体的速度超过音速时,周围的气体无法得到足够的时间来适应物体的运动,从而形成了激波和震波。

这些激波和震波的产生会导致许多超声速问题,如气动加热、气动失稳、声爆等。

在超声速飞行器设计中,超声速空气动力学的考虑至关重要。

首先需要了解物体在超音速下的气动性能,包括升力、阻力、侧向力等。

然后需要考虑飞行器在超声速下的稳定性和控制性能。

超声速飞行还会产生巨大的气动加热效应,因此需要选择合适的材料和结构以抵御高温。

超声速空气动力学的研究追溯到二战期间。

当时,盟军和轴心国都在积极探索超声速飞行器的设计和性能。

许多著名的飞行器,如德国的V2火箭和美国的X-1试验机,都是在当时诞生的。

这些飞行器的设计和测试为今后的航空航天领域奠定了基础。

随着科技的发展,超声速空气动力学的研究也在不断进步。

现代超声速飞行器已经能够飞行到高达5马赫以上的速度,甚至在进入高超声速范围。

这些飞行器通常采用超音速流动、超声速流动和高超声速流动的复合形式,以提高飞行性能和效率。

超声速空气动力学的应用不仅限于飞行器领域。

近年来,随着超声速列车、高速导弹和高超声速飞行器等新型交通工具的出现,超声速流动的研究也日益受到重视。

超声速技术被广泛应用于军事、航天、民航等领域,为人类的高速交通和航天探索提供了有力支撑。

超声速空气动力学是一个充满挑战和机遇的领域。

通过对超声速流动的深入研究和理解,我们可以更好地设计和改进超声速飞行器,提高其性能和效率。

机械传动系统的动力学性能研究

机械传动系统的动力学性能研究

机械传动系统的动力学性能研究引言:机械传动系统作为工程学的一个重要领域,研究了力和运动的传递。

动力学性能是机械传动系统设计中至关重要的一个方面,直接影响到系统的稳定性和效率。

本文将探讨机械传动系统的动力学性能研究,并分析其在工程实践中的应用。

一、动力学性能的定义与分析:动力学性能是指机械传动系统在运动过程中所表现出的力和运动特性。

其中力性能主要考虑传动过程中的摩擦损耗和负载能力,运动性能则关注传动系统的传动效率和精度。

通过对动力学性能的研究,可以全面了解系统的工作状态并优化传动结构。

二、振动和噪声控制的研究:振动和噪声是机械传动系统中常见的问题,直接影响到系统的稳定性和工作环境。

为了降低振动和噪声水平,研究者通过分析传动系统的动力学特性,优化传动装置和设计减振措施,从而实现振动和噪声的控制。

例如,增加支撑结构和减震装置可以有效减小振动传递,降低噪声。

三、传动效率的研究:传动效率是机械传动系统中另一个重要的动力学性能指标。

高传动效率可以提高能源利用率和系统的工作效率。

研究者通过对摩擦特性和润滑机制的深入研究,寻找减小能量损失的方法。

同时,合理选择传动材料和表面处理技术也可以提高传动效率。

四、动力学仿真的应用:动力学仿真是研究机械传动系统性能的一种重要工具。

通过建立传动系统的数学模型,结合传动元件的受力情况和运动轨迹,可以模拟和预测系统的动力学行为。

动力学仿真可以帮助工程师快速评估和优化设计,提高传动系统的稳定性和可靠性。

例如,通过仿真分析,可以发现传动过程中的瞬态响应和潜在故障,并提前进行修正。

五、实验测试与数据分析:除了动力学仿真,实验测试是评估机械传动系统动力学性能的另一重要手段。

通过设计合适的实验方案,并利用传感器和数据采集技术,可以实时监测和记录传动系统的工作状态。

利用得到的数据,工程师可以进行深入分析,找出系统中的问题,并提出相应的改善措施。

六、结论:机械传动系统的动力学性能是决定其工作效果和稳定性的关键因素。

高超声速飞行器动力学建模的开题报告

高超声速飞行器动力学建模的开题报告

高超声速飞行器动力学建模的开题报告一、研究背景高超声速飞行器是指速度超过5马赫的飞行器,其速度约为每秒1700米以上,飞行高度达到20到30公里以上,是一种高速高空飞行的新型飞行器。

高超声速飞行器具有高速、高空、高温等特点,其研制涉及到材料、结构、热力学以及动力学等多个学科领域。

其中,动力学是高超声速飞行器研究的核心。

高超声速飞行器在飞行过程中受到的气流、温度、压力等外部环境因素的影响很大,如何对其质量、力学特性以及运动规律进行全面准确的建模,是高超声速飞行器设计研究的重要问题。

因此,针对高超声速飞行器的动力学建模研究具有重大的理论和应用价值。

二、研究内容本文将重点研究高超声速飞行器的动力学建模问题,主要包括以下内容:1.高超声速飞行器的运动规律建模:研究高超声速飞行器在空气动力学力和力矩的作用下的运动规律,主要考虑飞行器的运动学参数和姿态参数。

2.高超声速飞行器力学性能建模:研究高超声速飞行器的质量、重心、惯性矩阵等力学性能参数,并建立相应的数学模型。

3.高超声速飞行器气动力学特性建模:考虑高超声速飞行器的空气动力学特性,如气动系数、升力系数、阻力系数等,并建立相关的数学模型。

4.高超声速飞行器控制建模:研究高超声速飞行器的控制方法,包括姿态控制、航向控制等,并对其进行建模。

5.高超声速飞行器仿真验证:对建立的高超声速飞行器动力学模型进行仿真验证,并对仿真结果进行分析。

三、研究意义高超声速飞行器的研究和应用是当前航空航天领域的重要研究方向之一,其具有广泛的军事和民用应用价值。

通过对高超声速飞行器的动力学建模研究,可以提高高超声速飞行器的飞行性能和控制性能,为高超声速领域的进一步研究和应用奠定基础。

四、研究方法本文采用数学建模和仿真方法进行研究。

首先,通过对高超声速飞行器的运动规律、力学性能、气动力学特性和控制方法进行分析,建立高超声速飞行器的动力学数学模型。

然后,对建立的数学模型进行仿真验证,通过对仿真结果进行分析,验证模型的准确性和可靠性。

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The Research on the Dynamics of High-speed Friction and Wear TestSystem in Mechanical EngineeringKey words:Ultra-high-speed rotation; Friction and wear;Scrape;DynamicsAbstract.By researching the dynamics of high speed friction and wear test system, establishthe statics and dynamics model of high-speed dial and get the equation of motion of turntable scrapers state. Using Ansys Workbench software platform analysis the order moda l of the turntable, get the kinetic parameters of the system. Some suggestion and methods are proposedon avoiding vibration of turntable system.IntroductionAbradable coatings are mainly used to reduce the gap between rotating parts and machine box of the aero-engine, can effectively improve the power and thrust of the turbine engine. At present,the performance evaluation of abradable coatings including: abradability,erosion resistance, thermal shock resistance, high temperature oxidation resistance, the bonding strength between the coatings and the matrix and so on[1-2],the mainly method to evaluate coating performance is simulating the high speed and high temperature working environments,the research of the high speed friction and wear test system is aimed to evaluate coating performance. As the core components of the high speed friction and wear test system, the dynamic performance of the ultra-high speed rotary system directly affects the working stability and reliability of the whole system.Rotating disk is one of the basic mechanical components widely used in rotating machinery. At present, the research of the dynamics of the rotor system is widely done, mainly concentrates in the method of the rotor dynamic balance and the rubbing phenomenon during rotor operation process, it aims to optimize the rotor structure to reduce the friction of vibration and dynamic balance. To realize the coating skiving experiment, high speed rotary table of the ultra-high speed friction and wear test system is not only affected by factors such as support bearing, unbalance mass and so on from the internal system, but also affected by Intermittent skiving impact.This paper gives motion stability analysis of the ultra-high speed rotary scraping.1. The design of ultra-high speed rotary system1.1 Working principle of the high speed friction and wear test systemThree dimensional model diagram of the high speed friction and wear test system is shown in Fig 1. Ultra high speed friction and wear test system is mainly composed of high speed motor, high speed rotary, heating device, micro feed linear motor, feed sliding table, coating sample, the infrared pyrometer composition. It makes the coating sample and the high speed rotating blade tip contact through the high speed motor drives the wheel rotation with a tip and linear motor drives feed sliding table to fulfill trace feed of the coating sample to realize the coating scraping. Among these parts, the gas gun is placed at the lower end of the high speed rotary table to heat the contact area between rotary table and tip to reach the working temperature of 1200 ℃.wear test system is 200m/s-350m/s, the range of rotary speed is 4777-16711r/min. It uses a Z4 high power dc motor to realize high rotation speed, through acceleration mechanism of the high-speed flat belt drives the high speed rotary in rotation. It is very important to choose the right wheel diameter for ultra-high speed friction and wear test system. As the diameter increases, the rotary speed reduces gradually. But the oversize rotary table will bring a lot of difficulties such as large volume, heavy, hard to machine and so on. Therefore the wheel diameter is 400 mm, the thickness of the rotary table is 40mm, both ends of the rotary table are supported by angular contact ball bearings, the lubrication way is the oil-gas lubrication. Open a corresponding tip card slot on the rotary table. The loading card way of tip is Mosaic type. In order to prevent tip falls off during high speed rotating and improve security, use bolt connection on the basis of Mosaic installed card. The structure of the rotary table is shown in Fig 2.2. Dynamics model of ultra-high speed rotary system2.1 Physical model of ultra-high speed rotary systemWhen high speed wheel rotates, because of the factor of the rotary table mass imbalance, the centrifugal force generated will lead to occur corresponding bending of rotary system axis. Considering the axial deformation, rotary system can be regarded as an infinite multi degree of freedom system. The dynamics model should be described using partial differential equation. The complexity of the problem will be increased significantly. For high speed rotary table, it can be seen as a combination of flexible shaft section and rigid rotary table for processing. The speed of ultra-high speed friction and wear test system is higher than those of the first order and second order critical speed. It causes system instability due to the resonance, when the rotary table goes through critical speed. At the same time inappropriate support characteristics can also cause self-excitedvibration of the system. Through the lower rotor - bearing - stand system stiffness by using flexible support, it can make the rotor-bearing system go through the critical speed with small amplitude. And this kind of flexible supporting can make the rotor bending vibration decrease in the whole range of speed [3] .Both ends of the rotary table are supported by angular contact ball bearing. Considering the actual bearing stiffness, damping characteristics, we use the vertical and horizontal spring constraints. Spring stiffness is equivalent to bearing stiffness and support stiffness. The damping spring is equivalent to bearing damping and support damping [4].2.2 mathematical model of ultra-high speed rotary systemThe bearing is simulated by isotropic spring and damper and mass imbalance is simulated by lumped mass on the rigid rotary table, we can build the rotor model geometry structure according to it, as shown in Fig.3.oxyz and inertia (fixed) coordinate system OXYZ. Y shaft of rotating coordinate system oxyz and rotor axis of rotation are the same, x and z axis are defined as the other two main principal axis of inertia, the origin choose in the center of the rotary table. The offset distance between the imbalance mass on the rotary table and shaft is u z ,imbalance mass is mu ,the mass of rotary table is m z , shaft mass is m. Vibration state of the rotary can be described by using geometric center position(X,Z) and angle (,)θϕ that shaft relative to X,Z axis. The direction of (,)θϕ is respectively from the y and z from y to x .The position of unbalance mass on the rotary table is (u x ,u y ,u z ) in the rotation coordinate system oxyz. The dynamic model that is established in the rotary system is as follows:22222()22(sin cos )(cos sin )()22(cos sin )(sin cos )(cos sin )()22(sin cos z u x z x z z u x z x z x z a b b u y x z m m X cX kX m u u u u m m Z cZ kZ m u u u u u u cL kL I J I I m u u u φφφφφφφφφφφφφφφθθφψθφψφφ⎡⎤+++=-++⎣⎦⎡⎤+++=+--⎣⎦+++-+-=---222)(sin cos )()22(cos sin )x z a b b u y x z u u cL kL I J I I m u u u φφφφψψφθψφθφφφ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤-+++++=+⎢⎥++⎢⎥⎣⎦ (1)Among it, k 、c are both ends bearing stiffness and damping, L is the rigid rotor shaft length(the distance between the two supporting), I a and I b are respectively the radial and axial moment of inertia, J is the rotary ’s radial moment of inertia, φ is rotation angle of the rotor, the direction is from z to x.3 .Rotary table dynamics analysisAmong the analysis of the rotor system, the frictional contact of the rotor and the stationary part is the important reason of causing the rotating machinery vibration and noise [5]. High-speed dial rubbing is not the same phenomenon with rubbing referred in the Rotating Machinery, because the high-speed dial rubbing is not just contact in rotor and seal or bearing, the coating scraping contact friction is more important. After the impact, dial response should have rebound movement of the complex transient lateral vibration and torsional vibration. The twisting motion is caused by the impact of torque. The direction of rebound movement is depended on the relative position of the initial movement of the stationary member, the contact surface and the rotor circumferential speed. Rebound movement may be along the precession direction or in opposite directions. The movement after shock is described by the free transverse vibration, its frequency is equal to the rotor natural frequency or multiples [6].3.1 Rotary table scraping state kinetic analysis modelsWhen the turntable scraps the tip, the specific process is composed by preparing scraping, start scraping, scraping, out from scraping. The reaction force of the turntable and coating in the scraping includes not only radial force F r but also radial force creates friction F μ, there is also coatings tangential force F t and scraping torque M f , rotary table coating scraping force diagram is shown in Fig. 4.center O 'is r, the exciting force model of rotary table coating scraping is:rt F F F F F F M F rμτμτμ==+= (2)F t in Formula (2) is the total tangential force by the rotary table.When the scraping is began, rotary table stiffness will cause a large bending deformation of the rotary table axis, the amount of deformation is e=(x 2+y 2)1/2,the bending stiffness of the shaft is k, the radial direction of the rotor of the maximum amount of deformation is l, so the bending stiffnessof the system is /m k ke l =, bending stiffness coefficient of the X, Y direction is /m rrrr k k e l =,Stiffness is competed by k rr and additional stiffness k 0[4] , the additional stiffness is 0()/k k e l l =-, δr is the radial depth of the cut into the coating, β is the displacement of the initial angle, φ + β is the angle of scraping point with the x axis. Since each scraping of the coating of the turntable is occurred in one week in the precession, and ignore the transient process, scraping generates the excitation to the rotor is occurred in periodically step. So we can use the product of cycle step function and excitation force to the system. The cycle step function is expressed as:1112()1/2sin(/2)cos[(/2]/n i F t t i t i t t i π⎧⎫Ω=-Ω-ΩΩ-⎨⎬⎭⎩∑ (3)F requency Ω in formula (3) is equal to the frequency of the processionals motion, t 1 is the continuous impact time and slightly less than 2π / Ω.11/()t i ααπ=Ω++ (4) 1cos()sin()y e arctgx e ϕβαϕβ-Ω+=+Ω+ (5)Where in α is the dial twist angle in scraping.Above the excitation force and the step function is applied to the coating scraping turntable, we can achieve the differential equations of motion:00()sin()()()cos()()()()r rr x r rr y p F Mx D x k x F t k x t F t F My D y k y F t k y t F t F J D k M t M F t αααϕβαϕβααα++=-ΩΩ++++Ω++=-ΩΩ++++Ω++=-Ω (6)In formula (6), M is a turntable quality, D r is damping coefficient for the turntable system, D α is dial torsional damping coefficient, k rr is the bending stiffness of the turntable, and K α is the torsional stiffness of the turntable, k 0 is additional stiffness, M (t) is externally applied to the power torque of the turntable system, J p turn coiled its moment of inertia when the rotation of the center origin O. if we regard the turntable as a uniform quality disc, its moment of inertia is 212p J Mr =.3.2 Ultra-high-speed dial static analysisWhen the ultra-high-speed friction and wear testing system works, the turntable edge of the tip of the line speed can reach 350m / s, the speed of the turntable will also be up to 16711r/min. In such a high speed, the turntable will be subject to a great centrifugal force acts. Under conditions that, we assume the density of the materials is 7.85g/cm 3, calculated in accordance with the maximum intensity theory in engineering mechanics, the highest centrifugal tensile stress is 547.53MPa, this stress has exceeded the structural steel used in the ordinary dial a tensile ultimate strength of 460MPa, the turntable stress cloud under the speed of 16711r/min is shown in Fig.5.When is the most susceptible damage part, belong to the fragile area. In turntable matrix material selection, material tensile ultimate strength should be greater than 547.53MPa, and try to choose a less dense, otherwise, the incorrect material selection will result in rotation speed to reach or exceed the speed of damage, it will cause danger to the safety of equipment and personnel. To make the turntable rotation be safe and reliable, select the high-temperature alloy GH985 as a turntable base material.3.3 Ultra-high-speed dial kinetic analysisBased on static analysis, do the dynamics analysis of dial system first is the modal analysis and harmonic analysis of turntable system. Mode is inherent in the mechanical structure of the vibration characteristics, each mode has a specific natural frequency, damping ratios and mode shapes. These modal parameters can be achieved by calculation or test analysis, such a calculation or test analysis process is known as modal analysis [7]. Do modal analysis of the dial overall after tip installed, the mode number is set to 10, obtain first 10 natural frequencies and the corresponding mode shapes of carousel system in the state of no external load constraints.The sixth-order natural frequency range of the rotor is 0Hz~ 2.29e-03Hz, the seventh order natural frequency suddenly surged to 1022.4Hz, the tenth-order natural frequency up to 1183Hz. When the rotor frequency of the experimental system reaches this range, the carousel system occurs resonance. During the acceleration of the carousel system, low speed dial torsional vibration occurs more obvious, as the speed increases, the shaft produces a more significant bending vibration. The normal operating frequency of the ultra-high-speed friction and wear testing system is above 1700Hz, so, the test system can be effectively avoided resonance phenomenon in the scraping experiments.Following the modal analysis of the rotor system, you need to do the corresponding harmonic response analysis on rotary table’s vibration frequency. The so-called harmonic response analysis is the technology that it can be used to determine the linear structure’s steady-state response when the linear structure is bearing a load with sinusoidal (harmonic) changes. During the rotary table harmonic analysis process, you need to set the frequency range of the dial system and set the external load that the rotary table system bears. Assuming the same as the rotational frequency of the rotary table and the system is 1752Hz, so the set frequency ranges 0-1752Hz. Vibration amplitude at the frequency of 1183Hz reached 2.32e-3mmm.And when the amplitude reaches the highest peak, the phase angle has risen to the highest value-180°.That means in this frequency rotary table’s torsional vibration p henomenon is strong.4 .Conclusions(1) When the ultra-high-speed friction and wear testing system works, turntable system is at ultra-high speed, shaft will occur significant vibration. Turntable starts from rest, in the accelerationphase, due to the presence of angular acceleration, vibration is more intense; when the dial is rotated to achieve the required speed for constant speed rotation, the vibration is weakened.(2) When the scraping happens between the dial and the coating, dial response should have complex transient lateral and torsional vibrations. When scraping happens between the tip and the coating, the carousel system bending vibration and torsional vibration occur simultaneously,and bending vibrations of the dial system response associates with torsional vibration, the torsional vibration response changes only relate to the time of producing coatings scraping, regardless of the bending vibration.(3) The natural frequency of the turntable inclines to the vibration frequency when the dial works properly, but in dial accelerated process we should try to shorten the acceleration time of the turntable in the resonance region.References[1]Zhang Deming, Ren Xianjing, Teng Baiqiu. Research Progress on Performance Evaluation Techniques of Abradable Seal Coatings[J]. Thermal Spray Technology, 2009, 1 (2):19-22.[2]LIU Junhai, He Jiawen, Lu Mingzhu. A New Method for Evaluation of Mechanica l Properties of Sealing Coating[J]. Materials Engineering, 1997, (11):43-44.[3]Ke LiZONG,QImansiji. Rotor dynamics elastic support [M]. 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