轴—盘—叶片附加覆环转子耦合振动特性研究
发布时间：2023-01-12 15:08
随着工业技术的发展和科技的进步,转子系统在国民经济中发挥着十分重要的作用。由于近年来转子运转速度提升以及精度要求提高,各组件结构之间的耦合动态特性也成为影响旋转结构可靠性的一个重要因素。如何预估转子的耦合振动特性避免事故发生是影响涡轮发动机安全可靠性的关键。针对上述问题,本文对较低转速涡轮转子的耦合振动特性开展了研究工作:在考虑转子中轴扭转变形、叶片侧向弯曲变形、覆环弯扭变形的影响下,基于假设模态法将扭转轴-刚性盘-叶片附加覆环转子各子结构能量式离散化,应用拉格朗日定理推导带覆环转子的运动方程,利用MATLAB软件得到带覆环转子的固有频率和振型,定义了两种新的耦合振动模态:轴-叶片-覆环（SBR）模态、叶片-覆环（BR）模态。基于转子有限元模态分析理论基础,对刚性盘无覆环转子和叶片附加覆环转子建立其有限元模型,利用ANSYS Workbench软件分别对转子进行建模与模态分析,得到转子的固有频率和振型,轴仅考虑了其扭转变形。将有无覆环转子耦合振动模态进行对比,覆环会影响单个刚性盘转子的耦合振动,不仅改变了其耦合模态,同时改变了模态阶数。针对刚性单盘带覆环转子,经过对比假设模态法与数值模...
【文章页数】：91 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
1.2 转子系统概述
1.3 国内外发展现状
1.3.1 轴—盘—叶片转子系统振动特性研究现状
1.3.2 存在覆环的叶片转子系统的研究现状
1.3.3 转子振动实验研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 无覆环刚性单盘转子耦合振动特性分析
2.1 引言
2.2 模态分析理论概述
2.2.1 模态分析基础
2.2.2 固有频率和振型
2.3 模态分析的有限元法
2.3.1 有限元法的基本理论
2.3.2 ANSYS软件及模态分析简介
2.4 无覆环转子模态分析
2.4.1 有限元建模
2.4.2 求解有限元
2.4.3 计算结果分析
2.5 本章小结
第三章 轴-盘-叶片附加覆环转子的运动方程
3.1 引言
3.2 转子各子结构基本假设与能量式
3.2.1 转轴能量式
3.2.2 旋转刚性圆盘能量式
3.2.3 旋转叶片能量式
3.2.4 覆环能量式
3.3 转子系统能量式离散化及运动方程建立
3.3.1 假设模态函数的选择
3.3.2 转子系统能量式离散化
3.3.3 转子系统的运动方程式
3.4 本章小结
第四章 带覆环转子耦合振动特性研究
4.1 引言
4.2 带覆环转子材料属性和几何参数
4.3 转子固有振动分析
4.3.1 基于假设模态法对转子固有振动分析
4.3.2 基于ANSYS Workbench转子固有振动分析
4.3.3 假设模态法与数值模拟结果对比分析
4.4 不同参数对转子耦合振动影响分析
4.4.1 覆环对转子耦合振动影响分析
4.4.2 叶片数对转子耦合振动影响分析
4.4.3 覆环厚度对转子耦合振动影响分析
4.5 本章小结
第五章 柔性单盘转子模拟振动实验研究
5.1 引言
5.2 转子模拟实验装置
5.2.1 转子模拟实验平台
5.2.1.1 单盘六叶片转子实验试件
5.2.1.2 实验设备
5.2.2 信号采集系统
5.2.2.1 信号采集系统硬件组成部分
5.2.2.2 信号采集系统软件部分
5.3 振动信号数据处理
5.3.1 实验数据预处理
5.3.2 时域分析
5.3.3 傅里叶变换理论
5.4 实验结果分析
5.4.1 不同转速下转子实验结果分析
5.4.1.1 1000r/min转速转子振动信号分析
5.4.1.2 3000r/min转速转子振动信号分析
5.4.1.3 5000r/min转速转子振动信号分析
5.4.2 不同转速瀑布图
5.5 本章小结
总结与展望
总结
研究展望
参考文献
致谢
在学期间主要研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障分析与诊断[J]. 向玲,张悦. 振动.测试与诊断. 2019(04)
[2]超声悬浮及转子振动抑制理论与实验研究[J]. 姚红良,李文龙,闻邦椿. 动力学与控制学报. 2019(03)
[3]双转子耦合系统低速动平衡实验研究[J]. 李志炜,何立东,张力豪,张俎琛,万方腾. 化学工程与装备. 2019(06)
[4]转子-叶片系统非线性振动和动态稳定性分析[J]. 李炳强,马辉,曾劲,郭旭民,崔璨. 振动与冲击. 2019(06)
[5]碰摩双转子系统弯扭耦合振动分析与实验[J]. 张天程,曹树谦,李利青,郭虎伦. 航空动力学报. 2019(03)
[6]含裂纹转子系统动力学建模与实验研究[J]. 蒯腾飞,赵昌方,夏文嘉,任杰. 科学技术与工程. 2019(08)
[7]考虑弯扭耦合运动的旋转带冠叶片非线性气动弹性分析[J]. 麻岳敏,曹树谦,郭虎伦. 振动与冲击. 2019(02)
[8]透平机械三转子四支撑轴系不平衡振动特性[J]. 沈意平,宾光富,王钢,李学军. 振动.测试与诊断. 2018(05)
[9]A node-based smoothed point interpolation method for dynamic analysis of rotating flexible beams[J]. C.F.Du,D.G.Zhang,L.Li,G.R.Liu. Acta Mechanica Sinica. 2018(02)
[10]涡喷消防车喷射复合射流灭火效果实验研究[J]. 童小兵,姬永兴,姜连瑞,徐权. 消防技术与产品信息. 2018(02)
博士论文
[1]航空发动机转子系统的动力学建模及非线性振动研究[D]. 路振勇.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]微型涡喷发动机转子动力学特性研究[D]. 弓可.南京理工大学 2013
本文编号：3730058
【文章页数】：91 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
1.2 转子系统概述
1.3 国内外发展现状
1.3.1 轴—盘—叶片转子系统振动特性研究现状
1.3.2 存在覆环的叶片转子系统的研究现状
1.3.3 转子振动实验研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 无覆环刚性单盘转子耦合振动特性分析
2.1 引言
2.2 模态分析理论概述
2.2.1 模态分析基础
2.2.2 固有频率和振型
2.3 模态分析的有限元法
2.3.1 有限元法的基本理论
2.3.2 ANSYS软件及模态分析简介
2.4 无覆环转子模态分析
2.4.1 有限元建模
2.4.2 求解有限元
2.4.3 计算结果分析
2.5 本章小结
第三章 轴-盘-叶片附加覆环转子的运动方程
3.1 引言
3.2 转子各子结构基本假设与能量式
3.2.1 转轴能量式
3.2.2 旋转刚性圆盘能量式
3.2.3 旋转叶片能量式
3.2.4 覆环能量式
3.3 转子系统能量式离散化及运动方程建立
3.3.1 假设模态函数的选择
3.3.2 转子系统能量式离散化
3.3.3 转子系统的运动方程式
3.4 本章小结
第四章 带覆环转子耦合振动特性研究
4.1 引言
4.2 带覆环转子材料属性和几何参数
4.3 转子固有振动分析
4.3.1 基于假设模态法对转子固有振动分析
4.3.2 基于ANSYS Workbench转子固有振动分析
4.3.3 假设模态法与数值模拟结果对比分析
4.4 不同参数对转子耦合振动影响分析
4.4.1 覆环对转子耦合振动影响分析
4.4.2 叶片数对转子耦合振动影响分析
4.4.3 覆环厚度对转子耦合振动影响分析
4.5 本章小结
第五章 柔性单盘转子模拟振动实验研究
5.1 引言
5.2 转子模拟实验装置
5.2.1 转子模拟实验平台
5.2.1.1 单盘六叶片转子实验试件
5.2.1.2 实验设备
5.2.2 信号采集系统
5.2.2.1 信号采集系统硬件组成部分
5.2.2.2 信号采集系统软件部分
5.3 振动信号数据处理
5.3.1 实验数据预处理
5.3.2 时域分析
5.3.3 傅里叶变换理论
5.4 实验结果分析
5.4.1 不同转速下转子实验结果分析
5.4.1.1 1000r/min转速转子振动信号分析
5.4.1.2 3000r/min转速转子振动信号分析
5.4.1.3 5000r/min转速转子振动信号分析
5.4.2 不同转速瀑布图
5.5 本章小结
总结与展望
总结
研究展望
参考文献
致谢
在学期间主要研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障分析与诊断[J]. 向玲,张悦. 振动.测试与诊断. 2019(04)
[2]超声悬浮及转子振动抑制理论与实验研究[J]. 姚红良,李文龙,闻邦椿. 动力学与控制学报. 2019(03)
[3]双转子耦合系统低速动平衡实验研究[J]. 李志炜,何立东,张力豪,张俎琛,万方腾. 化学工程与装备. 2019(06)
[4]转子-叶片系统非线性振动和动态稳定性分析[J]. 李炳强,马辉,曾劲,郭旭民,崔璨. 振动与冲击. 2019(06)
[5]碰摩双转子系统弯扭耦合振动分析与实验[J]. 张天程,曹树谦,李利青,郭虎伦. 航空动力学报. 2019(03)
[6]含裂纹转子系统动力学建模与实验研究[J]. 蒯腾飞,赵昌方,夏文嘉,任杰. 科学技术与工程. 2019(08)
[7]考虑弯扭耦合运动的旋转带冠叶片非线性气动弹性分析[J]. 麻岳敏,曹树谦,郭虎伦. 振动与冲击. 2019(02)
[8]透平机械三转子四支撑轴系不平衡振动特性[J]. 沈意平,宾光富,王钢,李学军. 振动.测试与诊断. 2018(05)
[9]A node-based smoothed point interpolation method for dynamic analysis of rotating flexible beams[J]. C.F.Du,D.G.Zhang,L.Li,G.R.Liu. Acta Mechanica Sinica. 2018(02)
[10]涡喷消防车喷射复合射流灭火效果实验研究[J]. 童小兵,姬永兴,姜连瑞,徐权. 消防技术与产品信息. 2018(02)
博士论文
[1]航空发动机转子系统的动力学建模及非线性振动研究[D]. 路振勇.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]微型涡喷发动机转子动力学特性研究[D]. 弓可.南京理工大学 2013
本文编号：3730058
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