裂纹转子动力学特性的有限元模拟研究

发布时间：2020-12-23 23:55

　　转子系统作为旋转机械的核心部件,由于其载荷复杂,易产生裂纹萌生。当前,对其动力学特性以及故障机理的研究,通常采用简单离散的建模方法,这种方法对复杂转子结构的定量分析往往存在较大的局限性,因此,研究裂纹转子动力学行为的有限元建模与分析方法对于定量研究裂纹转子的动力学特性和指导转子的设计具有重要理论意义和实用价值。在ABAQUS有限元软件平台下,建立了裂纹转子的三维实体模型,通过对VDLOAD子程序的二次开发实现了非线性油膜力载荷的有效模拟,实现了裂纹转子在油膜支撑条件下的动力学三维仿真分析。建立了单裂纹转子在铰支和油膜力支撑条件下的模型,以及裂纹夹角呈0°、90°和180°的双裂纹转子模型,采用接触单元模拟了转子裂纹的开闭效应,并分别研究了其动力学特性,包括:时域、频谱、轴心轨迹和两条裂纹的开闭特性和相互关系。设计了单裂纹、双裂纹转子试验,对单裂纹和双裂纹转子动力学特性仿真分析结果进行了验证。基于Traction-Separation-Law理论,在ABAQUS中利用Cohesive单元模拟了转子裂纹的动态扩展,并分析了裂纹扩展对转子动力学行为的影响。 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

裂纹转子模型

σ=0.33ρ=7800 kg/m工程实际中转子的弹性轴有时会存在着一定的初始弯曲，即弹性轴在不受力的情形下其轴线并不是一条理想的直线。但是我们本仿真的主要目的是研究裂纹对转子动力学特性的影响，因此并没有考虑偏心质量的影响。转子的转动惯量为：2228.243.8.243.3.734.IekgmIekgmIekgmzzyyxx= = = 2.1.2 网格划分与裂纹的设定裂纹轴的网格划分，我们选择六面体减缩单元 C3D8R，整个模型共有 248 个单元，549 个节点。另外，由于缩减积分单元在显式动力学计算的过程中存在沙漏的现象，即整个过程的动能和势能的总和超出总能量值，使得结果精度变差，所以采用了 second-accuracy 的沙漏控制方法。

228.243.8.243.IekgmIekgmzzyy= = 2.1.2 网格划分与裂纹的设定裂纹轴的网格划分，我们选择六面体减缩单元 C3D8R，整个模型共有 248 个单元，549 个节点。另外，由于缩减积分单元在显式动力学计算的过程中存在沙漏的现象，即整个过程的动能和势能的总和超出总能量值，使得结果精度变差，所以采用了 second-accuracy 的沙漏控制方法。图 2-2 转子的网格划分Fig.2-2 Mesh of the rotor


本文编号：2934574