某型柔性转子动力系统建模及仿真
发布时间：2021-03-28 08:49
针对柔性转子系统在临界转速下由于陀螺效应的作用会产生较强的回旋振动造成机械转子系统失稳的问题,本文以柔性转子系统作为研究对象,建立转子动力系统的数学模型,利用有限元建模方法,进行动力系统模态的仿真分析并进行试验验证。结合全频谱技术分析转子系统回旋振动信号,实现了诱发转子失稳故障的有效诊断。因此本文对船舶轴系的动力学特性的研究具有较高的学术价值。首先基于前人对转子动力学的研究成果,推导并总结出简单转子动力系统的数学建模过程;借助转子动力系统的数学模型,研究了其各阶模态的计算方法;利用转子动力系统的各阶模态绘制转子动力系统的坎贝尔图,坎贝尔图可以用于研究转子动力系统的临界转速以及正反进动现象。然后基于有限元理论,研究了柔性转子系统中十分重要的轴单元、圆盘单元以及轴承单元的有限元单元建模方法,基于Matlab平台,编写可以对柔性转子动力系统进行有限元建模的程序,同时开发出可以对柔性转子动力系统有限元模型进行分析的程序,该程序可以对柔性转子动力系统进行模态分析以及绘制坎贝尔图,实现了对较为复杂的柔性转子模型进行建模以及分析的功能。通过在某型柔性转子动力实验台上完成实验,将实验结果与有限元建模仿...
【文章来源】：集美大学福建省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 选题的目的和意义
1.2 转子动力系统的力学理论模型现状
1.2.1 传递矩阵法
1.2.2 有限元法
1.3 全信息融合技术的研究进展
1.3.1 全息谱技术的研究进展
1.3.2 全矢谱技术的研究进展
1.3.3 全频谱技术的研究进展
1.4 主要研究内容
第2章 柔性转子系统建模及故障基本理论
2.1 引言
2.2 陀螺力矩
2.3 柔性支撑下的刚性转子系统的建模
2.4 正进动与反进动
2.5 坎贝尔图
2.6 柔性转子系统的简单建模
2.7 油膜引起转子-轴承系统失稳基本理论
2.8 小结
第3章 基于MATLAB的柔性转子系统有限元建模
3.1 引言
3.2 圆盘单元
3.3 轴单元
3.3.1 欧拉-伯努利梁理论
3.3.2 铁木辛柯梁理论
3.3.3 轴单元的刚度矩阵与质量矩阵
3.3.4 轴单元的陀螺矩阵
3.4 轴承单元
3.5 基于Matlab编程的转子系统有限元分析
3.6 有限元法的误差分析
3.7 Matlab编程与ANSYS之间的仿真结果对比
3.8 利用有限元法对某型柔性转子实验台建模
3.9 小结
第4章 利用全频谱技术进行柔性转子系统故障诊断
4.1 引言
4.2 全频谱技术的基本理论
4.3 全频谱图的绘制
4.4 油膜诱发转子-轴承系统失稳的诊断
4.4.1 利用传统频谱诊断油膜诱发失稳
4.4.2 利用全频谱对油膜诱发失稳的诊断
4.5 应用全频谱技术对某异常转子系统诊断实例
4.6 小结
第5章 结论
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵转子过盈装配应力有限元计算分析[J]. 张臣利,王堃,蒋立峰,薛亮. 通用机械. 2020(Z1)
[2]船舶推进轴系的回旋振动特性分析[J]. 卢志珍. 舰船科学技术. 2020(02)
[3]基于三维有限元模型对裂纹非对称转子振动及裂纹扩展控制研究[J]. 刘军,胡荣,陈建恩,王肖锋. 振动与冲击. 2019(23)
[4]汽轮机转子的有限元建模及模态分析[J]. 韦洪新,王智森,胡瑄,刘邦雄. 南方农机. 2019(19)
[5]旋转型行波超声电机定转子机电耦合有限元分析[J]. 韩雪,韩建超,蔡毅,李君,张加波,齐鑫哲,田昀. 组合机床与自动化加工技术. 2019(05)
[6]基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析[J]. 曹卫东,张骞,李伟,徐玉敏. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(03)
[7]各向异性支撑转子的全矢动平衡技术研究[J]. 岳佳佳,雷文平,韩捷. 机械设计与制造. 2019(01)
[8]全矢谱在滑动轴承转子系统油膜失稳中的应用[J]. 马凌云,陈宏. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[9]设备频谱预测的全矢-GM（1,1）方法研究[J]. 官振红,赵伟杰,陈磊,韩捷. 机械设计与制造. 2018(09)
[10]分支结构参数变化对柔性转子动力特性的影响[J]. 焦旭东,何金辉,夏冶宝. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
博士论文
[1]基于全矢谱的设备故障预测方法研究[D]. 陈磊.郑州大学 2018
[2]高速转子多阶多平面瞬态动平衡方法研究[D]. 岳聪.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于全矢-AR模型的旋转机械故障趋势预测方法研究[D]. 李永耀.郑州大学 2015
[2]汽轮机转子有限元建模及动力学分析[D]. 周亚武.华中科技大学 2009
本文编号：3105244
【文章来源】：集美大学福建省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 选题的目的和意义
1.2 转子动力系统的力学理论模型现状
1.2.1 传递矩阵法
1.2.2 有限元法
1.3 全信息融合技术的研究进展
1.3.1 全息谱技术的研究进展
1.3.2 全矢谱技术的研究进展
1.3.3 全频谱技术的研究进展
1.4 主要研究内容
第2章 柔性转子系统建模及故障基本理论
2.1 引言
2.2 陀螺力矩
2.3 柔性支撑下的刚性转子系统的建模
2.4 正进动与反进动
2.5 坎贝尔图
2.6 柔性转子系统的简单建模
2.7 油膜引起转子-轴承系统失稳基本理论
2.8 小结
第3章 基于MATLAB的柔性转子系统有限元建模
3.1 引言
3.2 圆盘单元
3.3 轴单元
3.3.1 欧拉-伯努利梁理论
3.3.2 铁木辛柯梁理论
3.3.3 轴单元的刚度矩阵与质量矩阵
3.3.4 轴单元的陀螺矩阵
3.4 轴承单元
3.5 基于Matlab编程的转子系统有限元分析
3.6 有限元法的误差分析
3.7 Matlab编程与ANSYS之间的仿真结果对比
3.8 利用有限元法对某型柔性转子实验台建模
3.9 小结
第4章 利用全频谱技术进行柔性转子系统故障诊断
4.1 引言
4.2 全频谱技术的基本理论
4.3 全频谱图的绘制
4.4 油膜诱发转子-轴承系统失稳的诊断
4.4.1 利用传统频谱诊断油膜诱发失稳
4.4.2 利用全频谱对油膜诱发失稳的诊断
4.5 应用全频谱技术对某异常转子系统诊断实例
4.6 小结
第5章 结论
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵转子过盈装配应力有限元计算分析[J]. 张臣利,王堃,蒋立峰,薛亮. 通用机械. 2020(Z1)
[2]船舶推进轴系的回旋振动特性分析[J]. 卢志珍. 舰船科学技术. 2020(02)
[3]基于三维有限元模型对裂纹非对称转子振动及裂纹扩展控制研究[J]. 刘军,胡荣,陈建恩,王肖锋. 振动与冲击. 2019(23)
[4]汽轮机转子的有限元建模及模态分析[J]. 韦洪新,王智森,胡瑄,刘邦雄. 南方农机. 2019(19)
[5]旋转型行波超声电机定转子机电耦合有限元分析[J]. 韩雪,韩建超,蔡毅,李君,张加波,齐鑫哲,田昀. 组合机床与自动化加工技术. 2019(05)
[6]基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析[J]. 曹卫东,张骞,李伟,徐玉敏. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(03)
[7]各向异性支撑转子的全矢动平衡技术研究[J]. 岳佳佳,雷文平,韩捷. 机械设计与制造. 2019(01)
[8]全矢谱在滑动轴承转子系统油膜失稳中的应用[J]. 马凌云,陈宏. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[9]设备频谱预测的全矢-GM（1,1）方法研究[J]. 官振红,赵伟杰,陈磊,韩捷. 机械设计与制造. 2018(09)
[10]分支结构参数变化对柔性转子动力特性的影响[J]. 焦旭东,何金辉,夏冶宝. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(04)
博士论文
[1]基于全矢谱的设备故障预测方法研究[D]. 陈磊.郑州大学 2018
[2]高速转子多阶多平面瞬态动平衡方法研究[D]. 岳聪.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于全矢-AR模型的旋转机械故障趋势预测方法研究[D]. 李永耀.郑州大学 2015
[2]汽轮机转子有限元建模及动力学分析[D]. 周亚武.华中科技大学 2009
本文编号：3105244
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