非线性轴承—转子系统动力学行为及稳定性分析

发布时间：2021-11-27 05:01

　　大型旋转机械是国家基础设施和基础工业中关键的设备之一,随着旋转机械向着高速、高效、高可靠性发展,对旋转机械的稳定性提出了更高的要求,同时轴承-转子动力系统的研究也越来越受到重视。本文针对轴承-转子系统的非线性动力学行为进行分析。论文的具体工作包括以下几方面：1、首先,通过油膜力数据库方法对比了现有的非线性油膜力解析模型,讨论了现有非线性油膜力解析模型的适用范围和近似程度。接着对具有Reynolds边界条件的滑动轴承流体润滑的Reynolds原理进行了修正,在此基础上,采用8节点等参有限元方法,按照油膜的物理特性,形成修正的Reynolds方程的变分形式及其扰动方程,在不增加计算量的情况下,同时求得非线性油膜力和及其Jacobi矩阵。2、分析了Newmark法在计算时间步长内的计算扰动,并且对其进行补偿,形成了一种有效的求解非线性动力系统行为的方法——结合扰动补偿的Newmark法。该方法由于考虑了计算扰动效应,使得计算结果在各个离散时刻既满足运动约束条件,又基本满足动力平衡方程。3、基于Wilson-θ法,并将其改进,同时引入预估-校正机理,形成了一种有效的求解非线性动力行为的方法。该... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 非线性转子动力学的研究现状和发展趋势
        1.2.1 非线性转子动力学的研究现状
        1.2.2 非线性转子动力学的发展趋势
    1.3 论文研究的主要内容
2. 非线性动力学的基本理论及方法
    2.1 Floquet定理
    2.2 Floquet乘子的求解方法
    2.3 直接数值积分法
        2.3.1 Newmark法
        2.3.2 Wilson-θ法
        2.3.3 结合扰动补偿的Newmark法
        2.3.4 结合预估-校正机理的改进的Wilson-θ法
    2.4 本章小结
3. 动压滑动轴承非线性油膜力及其Jacobi矩阵
    3.1 非线性油膜力的解析模型
        3.1.1 全圆无限长轴承模型
        3.1.2 全圆无限短轴承模型
        3.1.3 非线性油膜力解析模型与数据库方法的对比
    3.2 有限长轴承的数值解
        3.2.1 有限长轴承流体润滑的等价变分形式及其解法
        3.2.2 有限长轴承非线性油膜力Jacobi矩阵的有限元逼近解
        3.2.3 运用变分约束原理求解非线性油膜力与数据库方法的验证
        3.2.4 运用变分约束原理求解轴承刚度、阻尼系数与传统方法的验证
    3.3 本章小结
4. 动压轴承-刚性转子系统的非线性动力学特性
    4.1 动压轴承-刚性转子系统的动力学方程
    4.2 主导Floquet乘子的求解
    4.3 数值算例及讨论
    4.4 转子失稳转速随参数的变化规律
        4.4.1 转子失稳转速随偏心量的变化规律
        4.4.2 转子失稳转速随润滑油动力粘度的变化规律
    4.5 本章小结
5 动压轴承-柔性转子系统的非线性动力学特性
    5.1 动压轴承-柔性转子系统的动力学方程
    5.2 数值算例及讨论
        5.2.1 运用结合预估-校正机理的改进的Wilson-θ法的数值算例
        5.2.2 运用具有扰动补偿的Newmark法的数值算例
    5.3 转子失稳转速随参数的变化规律
        5.3.1 转子失稳转速随偏心量的变化规律
        5.3.2 转子失稳转速随润滑油动力粘度的变化规律
    5.4 本章小结
6. 结论与展望
    6.1 全文结论
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]Wilson-θ法直接积分的运动约束和计算扰动[J]. 黄庆丰,王全凤,胡云昌.  计算力学学报. 2005(04)
[2]滑动轴承非线性油膜力的一维直接解法[J]. 刘大全,肖忠会,张文,郑铁生.  机械工程学报. 2005(02)
[3]转子机匣系统的碰摩振动响应[J]. 吕延军,李旗,张志禹.  润滑与密封. 2005(01)
[4]非线性转子—轴承系统的动力学特性及稳定性[J]. 吕延军,虞烈,刘恒.  机械强度. 2004(03)
[5]一种改进的Wilson-θ法及其算法稳定性[J]. 晏启祥,刘浩吾,何川.  土木工程学报. 2003(10)
[6]用改进的Wilson-θ法分析流固耦合表面波的影响[J]. 晏启祥,刘浩吾,饶俊勇.  四川大学学报(工程科学版). 2002(04)
[7]Non-synchronous response bifurcation analysis for a rigid bearing system using oil film forces database[J]. 陈照波,焦映厚,夏松波,黄文虎.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2000(02)
[8]转子-轴承系统非线性动力学行为的研究[J]. 焦映厚,陈照波,夏松波,黄文虎,张直明.  中国机械工程. 2000(06)
[9]轴承-转子系统分岔参数的分维数识别法[J]. 赵玉成,袁树清,肖忠会,许庆余.  应用数学和力学. 2000(02)
[10]非线性转子—SFD支承系统的分叉[J]. 赵永辉,王莉,邹经湘.  航空动力学报. 1999(04)



本文编号：3521601