具有斜裂纹的转子系统非线性输出频率响应函数特性研究

发布时间：2017-09-17 13:20

  本文关键词：具有斜裂纹的转子系统非线性输出频率响应函数特性研究

  更多相关文章： 斜裂纹转子 非线性输出频率响应函数 故障诊断 系统辨识 全开型裂纹 呼吸型裂纹

【摘要】：本文针对斜裂纹转子故障诊断进行了深入的研究,基于传统图谱特征分析方法对斜裂纹故障诊断存在一定的不足,提出了一种基于非线性输出频率响应函数(NOFRF)的斜裂纹故障诊断方法,并且对含有斜裂纹转子系统的NOFRF特性进行了仿真研究和实验验证,得到了具有创新性的成果。本文主要是从以下几个方面来论述的：1.对本文的提出及研究意义进行了论述,并对非线性系统辨识原理、转子系统故障诊断方法以及非线性输出频率响应函数的国内外研究现状进行了阐述,在此基础上,论述了本论文的主要内容及创新之处。2.基于材料力学、局部柔度理论和断裂力学理论,采用应变能释放率的方法推导出斜裂纹轴在轴向力、弯矩和扭矩的共同作用下的刚度矩阵,在裂纹完全张开的静态情况下,讨论了裂纹倾角、裂纹深度和轴细长比等参数对转轴刚度的影响；并且采用应力强度因子为零法模拟了转轴上裂纹在一个稳态旋转周期内裂纹开闭规律以及轴的刚度时变特性,并详细研究了倾角为45。裂纹轴刚度的时变特性。3.建立了全开型斜裂纹转子动力学模型,并讨论分析了全开型斜裂纹转子系统在不同裂纹倾角、裂纹深度和裂纹位置下的非线性输出频率响应函数特性。当转轴上存在全开型斜裂纹时,当裂纹深度较浅时,此时如果利用传统的频谱图分析方法对其进行故障识别时,不能够较为准确的识别裂纹故障,而运用非线性输出频率响应函数的方法对系统的各阶次NOFRF值进行分析,可以准确的识别系统的裂纹故障,有效的克服了传统方法的不足。当裂纹倾角和裂纹深度相同时,G4(j4ωF)值对裂纹位置变化相当敏感,且随看裂纹越靠近转盘,G4(j4ωF)值越大4.讨论分析了呼吸型斜裂纹转子系统在不同裂纹倾角、裂纹深度和裂纹位置下的非线性输出频率响应函数特性。在裂纹位置和裂纹深度不变时,系统各阶NOFRF值随着裂纹倾角的增加,系统的各阶NOFRF值都有所增加,尤其G3(jωF)的值增加幅度更大,而系统的一阶频率响应Y(jωF)是由G1(jωF)和(G3(jωF)两部分组成,而系统的一倍响应主要受Y(jωF)影响,所以可以通过G3(jωF)值的变化情况来判断系统的一倍频的响应情况,所以可以知道,系统的一倍频响应对裂纹倾角的变化较为敏感,从而可以通过系统的一倍响应来识别裂纹倾角的变化情况。5.对直斜呼吸型裂纹转子系统的NOFRF特性进行了对比研究。当转轴上的裂纹是呼吸型斜裂纹时,当裂纹的深度不变时,转子系统的各阶NOFRF值会随着裂纹位置越靠近转盘,其值也随着增加,但是增加的幅度不一样,从而可以看出各阶NOFRF值对裂纹位置的敏感程度不一样,从而可以通过各阶NOFRF值的变化情况,来识别系统的裂纹故障问题。当转轴上的裂纹时呼吸型直裂纹时,当裂纹的深度不变时,转子系统的各阶NOFRF值基本上也会随着裂纹位置越靠近转盘,其值也随着增加,而G2(j2ωF)和G4(j2ωF)的值并不是随着裂纹的位置越靠近转盘越大的,而是先减小后增加的,系统的二阶频率响应Y(j2ωF)是由G2(j2ωF)和G4(j2ωF)两部分组成的,而裂纹转子系统的二倍频响应主要受Y(j2ωF)影响。6.最后对本文研究的内容进行了总结,并对下一步的研究进行了展望。
【关键词】：斜裂纹转子 非线性输出频率响应函数 故障诊断 系统辨识 全开型裂纹 呼吸型裂纹
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH17
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题的提出及其意义10-11
• 1.2 非线性系统辨识的研究现状11-13
• 1.3 转子系统裂纹故障辨识技术的研究现状13-17
• 1.4 非线性输出频率响应函数的国内外研究现状17-18
• 1.5 论文的主要内容与创新之处18-20
• 1.5.1 论文的主要内容18-19
• 1.5.2 论文的创新之处19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第2章 斜裂纹的转子系统转轴刚度特性研究21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 斜裂纹转轴模型建立及刚度计算21-25
• 2.3 参数变化对斜裂纹转轴刚度的影响25-32
• 2.3.1 参数变化对全开型斜裂纹转轴刚度的影响25-27
• 2.3.2 参数变化对呼吸型斜裂纹转轴刚度的影响27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 全开型斜裂纹转子系统NOFRF特性研究33-56
• 3.1 引言33-34
• 3.2 非线性输出频率响应函数理论和算法34-37
• 3.3 全开型斜裂纹的转子系统动力学模型建立37-39
• 3.4 仿真研究39-47
• 3.4.1 参数对全开型斜裂纹转子系统NOFRF特性的影响39-47
• 3.5 实验研究47-54
• 3.6 本章小结54-56
• 第4章 呼吸型斜裂纹转子系统NOFRF特性研究56-71
• 4.1 引言56
• 4.2 呼吸型斜裂纹的转子系统动力学方程求解56-57
• 4.3 仿真研究57-63
• 4.3.1 参数对呼吸型斜裂纹转子系统NOFRF特性的影响57-63
• 4.4 实验研究63-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 直斜呼吸型裂纹的转子系统NOFRF特性对比研究71-83
• 5.1 引言71
• 5.2 仿真研究71-76
• 5.2.1 参数对直斜呼吸型裂纹裂转子系统NOFRF特性的影响71-76
• 5.3 实验研究76-81
• 5.4 本章小结81-83
• 第6章 总结与展望83-86
• 6.1 总结83-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况91-93
• 致谢93-94

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本文编号：869617