横向裂纹对变截面转轴中弹性波传播特性影响研究

发布时间：2021-04-28 02:17

　　转轴中弹性波的传播特性会受到轴本身几何尺寸、转轴转速以及裂纹深度等因素的影响。本论文依托国家自然科学基金项目“基于弹性波传播特性的大型旋转机械主轴裂纹检测方法研究”,利用传递矩阵方法,研究横向裂纹对变截面转轴中弹性波传播特性的影响,首先进行理论分析,针对不同的断裂模式求出其裂纹处的传递矩阵,结合已有的无裂纹的传递矩阵,进而求出整根含裂纹的变截面转轴的传递矩阵。随后,利用数值方法求解理论分析的结果,并利用FEA方法仿真分析以及实验来对理论分析进行验证。论文的主要研究工作以及章节主要内容安排如下:第一章绪论阐述了论文研究的背景意义,综述了含裂纹的转子、梁、等截面转轴和变截面转轴等机械构件中弹性波传播特性的研究现状、研究方法、应用前景以及存在的问题,归纳出目前仍未解决的一些问题,进而提出了本文的研究目标和研究内容。第二章针对机械构件上裂纹存在的三种断裂模式进行了研究。首先按裂纹的受力和位移特点把他们划分为三种基本类型,然后通过应变能密度函数、应力强度因子和局部柔度系数的关系对不同断裂模式的裂纹模型进行了推导,求出了含横向裂纹的变截面转轴的传递矩阵,利用MATLAB数值计算工具对传递矩阵的特征... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 弹性波传播特性的研究现状
    1.3 裂纹检测的研究现状
    1.4 本文的研究内容
第二章 含横向裂纹转轴弹性波传播特性
    2.1 引言
    2.2 裂纹模式介绍
    2.3 含横向裂纹变截面转轴传递矩阵推导
        2.3.1 Ⅰ型裂纹处传递矩阵
        2.3.2 Ⅱ型裂纹处传递矩阵
        2.3.3 Ⅲ型裂纹处传递矩阵
        2.3.4 整根裂纹轴中弹性波的传递矩阵
    2.4 横向裂纹变截面转轴中弹性波传播特性的数值分析
        2.4.1 不同裂纹模型下弹性波的传播特性
        2.4.2 转速对弹性波传播特性的影响
        2.4.3 裂纹深度对弹性波传播特性的影响
    2.5 本章小结
第三章 横向裂纹变截面转轴中弹性波传播的仿真分析
    3.1 引言
    3.2 有限元方法介绍
    3.3 含裂纹的变截面转轴的建模和仿真
        3.3.1 含裂纹的变截面转轴模型建立
        3.3.2 含裂纹的变截面转轴网格划分与边界条件设置
        3.3.3 变截面裂纹转轴激振力的施加
    3.4 变截面裂纹转轴中弹性波传播特性仿真结果分析
    3.5 本章小结
第四章 含横向裂纹转轴中弹性波传播的实验研究
    4.1 引言
    4.2 横向裂纹变截面转轴中弹性波传播的实验方案设计
        4.2.1 实验内容与设备
        4.2.2 实验方案设计与可行性分析
    4.3 实验结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于赫兹接触的板中微裂纹非线性兰姆波检测方法研究[J]. 焦敬品,孟祥吉,吕洪涛,吴斌,何存富.  机械工程学报. 2017(12)
[2]基于裂纹诱导弦挠度的Timoshenko梁裂纹无损检测[J]. 汪德江,杨骁.  工程力学. 2016(12)
[3]模拟裂纹的弯曲弹簧模型比较[J]. 郭智刚,陶海峰.  上海应用技术学院学报(自然科学版). 2015(04)
[4]基于图像处理的轴类零件表面裂纹检测[J]. 厉荣宣,沈希忠,张树行,陈圣杰.  图学学报. 2015(01)
[5]大型旋转机械状态监测与故障诊断研究进展[J]. 杨世锡,尚小林,柳亦兵,严可国,刘学坤.  振动.测试与诊断. 2015 (01)
[6]声发射信号在不同结构轴中传播特性研究[J]. 肖俨衍,卢文秀,褚福磊.  振动与冲击. 2014(05)
[7]螺旋杆结构中弹性导波频散特性研究[J]. 周方俊,王悦民,申传俊,孙丰瑞.  华中科技大学学报(自然科学版). 2013(01)
[8]转子系统耦合故障研究进展与展望[J]. 马辉,李焕军,刘杨,闻邦椿.  振动与冲击. 2012(17)
[9]Longitudinal waves in one dimensional non-uniform waveguides[J]. Shuqi Guo,~(1,a) Zhi Zhang,~2 and Shaopu Yang~3 1)Department of Mechanics,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China. 2)School of Civil Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China 3)School of Mechanical Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2011(02)
[10]一种基于SERR法的拟合裂纹呼吸模型[J]. 钱征文,程礼,李应红.  应用力学学报. 2010(03)

博士论文
[1]变截面杆与转轴中弹性波的运动方程及其传播特性[D]. 魏义敏.浙江大学 2014

硕士论文
[1]旋转机械故障机理与故障特征提取技术研究[D]. 李艳妮.北京化工大学 2007



本文编号：3164604