基于复模态和频响修正方法的磁轴承-转子系统参数识别
发布时间：2022-01-08 15:17
支承的动态特性参数对磁轴承-转子系统的动力学性能有十分重要的影响。为了能准确设计系统,提高系统的性能和稳定性,识别磁轴承-转子系统的动态特性参数（支承刚度和阻尼参数）就显得犹为必要。本文围绕支承动态特性参数识别这一主题,尝试两种设计参数型修正方法,基于模型修正程序,最终得到以金属橡胶减振器为二次减振支承的磁轴承-转子系统中磁轴承和金属橡胶环结构两大子结构的动态特性参数。具体研究内容如下:利用有限元方法和软件技术进行了金属橡胶环结构和磁轴承-转子系统的动力学建模。分析比较了分别以弹簧单元和实体单元为核心的金属橡胶环结构的有限元模型,选择更准确的弹簧单元模型用于修正。以有限元方法对含金属橡胶环的磁轴承-转子系统模型进行了动态特性分析。利用模态实验数据,运用复模态有限元模型修正方法对金属橡胶环结构进行动态参数识别,模型修正后模态特征值误差较修正前显著降低,说明了所识别参数的准确性,为改进金属橡胶环结构设计提供了参考依据。研究实现了基于频率响应的模型修正方法,探讨了频响函数频率点选择和残差定义等修正的关键问题。将该方法应用于磁轴承-转子系统,修正后的频响函数与实测频响函数吻合良好,说明此方法能...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属橡胶环结构示意图
金属橡胶材料内部微元弹簧之间的接触点了解还很不充分，加之由于存在摩擦力耗散能得不到精确解，甚至求解近似解析解也十分困难本文做了以下两大方面的考虑：首先，粘性阻阻尼转化成粘性阻尼将十分有利于工程中实际阻尼。所以本文中采用等效粘性阻尼理论的思个振动周期内内摩擦与外摩擦耗散的能量与等相等，把复杂的金属橡胶材料的阻尼耗能机理有限元模型，保证在较宽的频率及振幅范围内者，金属橡胶环是将金属丝相互缠绕成螺旋状的(如图 2.2)。环型金属橡胶结构作为支承元件属橡胶环外圈与内圈之间只有径向压力(见图许多分层的微小弹簧，每个小弹簧都具有一定总的刚度特性[41]，借鉴于此思想，具体采用的
图 2.3 金属橡胶环受力及建模示意图在有限元模型的建立过程中，有限元网格的划分尤为重要，其划分的质量直接关系到的精度和速度。用三维实体元来描述机体结构，更能反映实体的实际状况。三维 Solid元主要有两类：六面体单元(如 NASTRAN 中的 Hex20 单元等)和四面体单元(如STRAN 中的 Tet10 单元等)。四面体和五面体单元比较刚硬，性能不佳，而六面体单元x 相对于四面体和五面体单元来说，虽然划分不够灵活，但其精度最高，适用于较规则的网格划分。金属橡胶环外圈即金属橡胶环座，内圈即磁悬浮轴承座，外形比较规整， Hex 单元节点布置便于二者之间连接 Bush 单元，所以建模时均采用 Hex8 六面体实体划分网格，每个单元八个节点，每个节点三个自由度。图 2.4 为生成后的有限元模型，总数 870 个，单元总数 760 个。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂形状的金属橡胶隔振器当量弹性模量研究[J]. 闫辉,夏宇宏,姜洪源,Ponomarev Yu.K.,Ulannov A.M.. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2008(03)
[2]带阻尼器磁悬浮轴承转子系统性能的实验分析[J]. 谢振宇,李克雷,赵钦泉,黄佩珍. 航空动力学报. 2008(07)
[3]金属橡胶阻尼元件的力学模型及减振特性研究[J]. 张芳萍,樊文欣,梁佳. 新技术新工艺. 2007(08)
[4]基于复模态实验数据的粘性阻尼矩阵的修正[J]. 蒋家尚,袁永新. 振动与冲击. 2007(05)
[5]主动磁悬浮轴承的工作原理及发展趋势[J]. 郭树涛. 重庆科技学院学报. 2006(04)
[6]电磁辅助支承恒压源与恒流源被动式减振之比较[J]. 李慧敏,曾胜. 机械工程学报. 2006(02)
[7]金属橡胶动力学建模及参数识别[J]. 李冬伟,白鸿柏,杨建春,刘英杰. 振动与冲击. 2005(06)
[8]基于优化方法的有限元模型修正方法[J]. 杨序贵,刘守圭. 中山大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[9]金属橡胶材料宏观和细观力学模型[J]. 李宇明,彭威,白鸿柏,郑坚. 机械工程学报. 2005(09)
[10]基于频率响应函数的动力学模型修正方法研究[J]. 朱凼凼,冯咬齐,向树红. 中国工程科学. 2005(08)
博士论文
[1]基于灵敏度分析的有限元模型修正技术若干关键问题研究[D]. 袁爱民.东南大学 2006
硕士论文
[1]磁轴承—转子系统的有限元模型修正及相关问题研究[D]. 张保强.南京航空航天大学 2009
[2]金属橡胶磁悬浮轴承组合支承转子系统动力学特性研究[D]. 高华.南京航空航天大学 2009
[3]基于灵敏度分析的模型修正研究及其实现[D]. 李效法.南京航空航天大学 2007
本文编号：3576791
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属橡胶环结构示意图
金属橡胶材料内部微元弹簧之间的接触点了解还很不充分，加之由于存在摩擦力耗散能得不到精确解，甚至求解近似解析解也十分困难本文做了以下两大方面的考虑：首先，粘性阻阻尼转化成粘性阻尼将十分有利于工程中实际阻尼。所以本文中采用等效粘性阻尼理论的思个振动周期内内摩擦与外摩擦耗散的能量与等相等，把复杂的金属橡胶材料的阻尼耗能机理有限元模型，保证在较宽的频率及振幅范围内者，金属橡胶环是将金属丝相互缠绕成螺旋状的(如图 2.2)。环型金属橡胶结构作为支承元件属橡胶环外圈与内圈之间只有径向压力(见图许多分层的微小弹簧，每个小弹簧都具有一定总的刚度特性[41]，借鉴于此思想，具体采用的
图 2.3 金属橡胶环受力及建模示意图在有限元模型的建立过程中，有限元网格的划分尤为重要，其划分的质量直接关系到的精度和速度。用三维实体元来描述机体结构，更能反映实体的实际状况。三维 Solid元主要有两类：六面体单元(如 NASTRAN 中的 Hex20 单元等)和四面体单元(如STRAN 中的 Tet10 单元等)。四面体和五面体单元比较刚硬，性能不佳，而六面体单元x 相对于四面体和五面体单元来说，虽然划分不够灵活，但其精度最高，适用于较规则的网格划分。金属橡胶环外圈即金属橡胶环座，内圈即磁悬浮轴承座，外形比较规整， Hex 单元节点布置便于二者之间连接 Bush 单元，所以建模时均采用 Hex8 六面体实体划分网格，每个单元八个节点，每个节点三个自由度。图 2.4 为生成后的有限元模型，总数 870 个，单元总数 760 个。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂形状的金属橡胶隔振器当量弹性模量研究[J]. 闫辉,夏宇宏,姜洪源,Ponomarev Yu.K.,Ulannov A.M.. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2008(03)
[2]带阻尼器磁悬浮轴承转子系统性能的实验分析[J]. 谢振宇,李克雷,赵钦泉,黄佩珍. 航空动力学报. 2008(07)
[3]金属橡胶阻尼元件的力学模型及减振特性研究[J]. 张芳萍,樊文欣,梁佳. 新技术新工艺. 2007(08)
[4]基于复模态实验数据的粘性阻尼矩阵的修正[J]. 蒋家尚,袁永新. 振动与冲击. 2007(05)
[5]主动磁悬浮轴承的工作原理及发展趋势[J]. 郭树涛. 重庆科技学院学报. 2006(04)
[6]电磁辅助支承恒压源与恒流源被动式减振之比较[J]. 李慧敏,曾胜. 机械工程学报. 2006(02)
[7]金属橡胶动力学建模及参数识别[J]. 李冬伟,白鸿柏,杨建春,刘英杰. 振动与冲击. 2005(06)
[8]基于优化方法的有限元模型修正方法[J]. 杨序贵,刘守圭. 中山大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[9]金属橡胶材料宏观和细观力学模型[J]. 李宇明,彭威,白鸿柏,郑坚. 机械工程学报. 2005(09)
[10]基于频率响应函数的动力学模型修正方法研究[J]. 朱凼凼,冯咬齐,向树红. 中国工程科学. 2005(08)
博士论文
[1]基于灵敏度分析的有限元模型修正技术若干关键问题研究[D]. 袁爱民.东南大学 2006
硕士论文
[1]磁轴承—转子系统的有限元模型修正及相关问题研究[D]. 张保强.南京航空航天大学 2009
[2]金属橡胶磁悬浮轴承组合支承转子系统动力学特性研究[D]. 高华.南京航空航天大学 2009
[3]基于灵敏度分析的模型修正研究及其实现[D]. 李效法.南京航空航天大学 2007
本文编号：3576791
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