带有裂纹故障的拉杆转子系统非线性动力学特性研究
发布时间：2021-05-27 12:31
近些年来,随着环保压力的增大,燃气轮机在发电领域应用越来越广泛。但是燃气轮机所采用的转子多为拉杆转子,这种转子结构导致转子系统包含各种非线性因素,使转子在运行过程中可能产生与汽轮机转子不同的动力学行为。燃气轮机透平转子在交变载荷作用下,可能产生裂纹,导致燃气轮机在运行过程中产生安全隐患。由于拉杆转子结构的特殊性,在处理其动力学问题时采用传统的线性振动理论具有一定局限性,因此对拉杆转子非线性动力学特性的研究有一定的理论意义和实际价值。本论文根据转子动力学理论,借鉴燃气轮机拉杆转子结构,建立考虑轮盘间非线性接触了的三盘拉杆转子集中质量模型,采用龙格-库塔法求解其运动方程,并利用分岔图、混沌理论等非线性工具,研究了不同系统参数对转子系统的非线性动特性的影响,为揭示拉杆转子系统动特性,理解裂纹故障对转子动力学的影响提供一定的理论支持。本文的主要研究内容如下:（1）在转子建模上采用三盘周向拉杆式转子作为研究对象,考虑转子轮盘之间接触面的非线性接触,建立了刚性支撑和滑动轴承支撑的两种拉杆转子非线性运动方程,并采用四阶龙格-库塔法计算得到系统时域响应信号。（2）以刚性支撑的三盘拉杆转子为对象,在考虑...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 转子动力学研究现状
1.2.2 拉杆转子研究现状
1.2.3 裂纹转子研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本章小结
第2章 非线性动力学理论
2.1 非线性理论基础
2.2 非线性动力学系统的主要研究方法
2.3 分岔与混沌
2.3.1 分岔的基本概念
2.3.2 混沌的基本概念
2.3.3 通向混沌的途径
2.3.4 研究混沌的方法
2.4 本章小结
第3章 斜裂纹的转子系统转轴刚度特性研究
3.1 引言
3.2 斜裂纹转轴模型建立及刚度计算
3.3 参数变化对斜裂纹转轴刚度的影响
3.4 呼吸裂纹开闭规律
3.5 本章小节
第4章 刚性支撑的裂纹拉杆转子动力学特性研究
4.1 引言
4.2 动力学模型
4.2.1 接触层非线性恢复力
4.2.2 系统动力学方程
4.3 数值分析与讨论
4.3.1 转速对系统响应的影响
4.3.2 裂纹深度对系统响应的影响
4.3.3 裂纹倾斜角对系统响应的影响
4.3.4 偏心距对系统响应的影响
4.4 本章小节
第5章 滑动轴承支撑的斜裂纹拉杆转子动力学特性研究
5.1 引言
5.2 动力学模型
5.2.1 非线性油膜力
5.2.2 系统动力学方程
5.3 数值分析与讨论
5.3.1 转速对系统响应的影响
5.3.2 裂纹深度对系统响应的影响
5.3.3 裂纹倾斜角对系统响应的影响
5.3.4 偏心距对系统响应的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑非线性油膜力的裂纹转子动力学特性仿真[J]. 向玲,高雪媛. 动力工程学报. 2017(06)
[2]A 3D nonlinear finite element method for the dynamic analysis of rotating rotor with a transverse crack[J]. WANG Shuai,ZI YanYang,WANG Yu,HE ZhengJia. Science China（Technological Sciences）. 2017(02)
[3]汽轮机裂纹转子升速过程非线性振动数字仿真及分析[J]. 何青,彭慧春,翟鹏程,甄亚欣. 热力发电. 2016(11)
[4]带横向裂纹的拉杆转子非线性动力学特性研究[J]. 胡亮,柳亦兵,徐晓星,陈昀丛. 噪声与振动控制. 2016(05)
[5]燃气轮机周向拉杆转子拉杆应力分析和改进设计[J]. 刘昕,袁奇,欧文豪. 西安交通大学学报. 2016(10)
[6]呼吸性裂纹转子的瞬态振动特性分析[J]. 刘政,王建军. 振动与冲击. 2016(07)
[7]汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究[J]. 瓮雷,杨自春,曹跃云. 振动与冲击. 2016(05)
[8]斜裂纹转子刚度特性分析[J]. 李志农,夏恒恒,肖尧先. 华侨大学学报(自然科学版). 2016(01)
[9]核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究[J]. 史进渊. 机械工程学报. 2015(22)
[10]航天飞机主发动机高压燃料涡轮泵的故障模式[J]. 刘士杰,梁国柱. 航空动力学报. 2015(03)
博士论文
[1]燃气发电机组周向拉杆转子非线性动力学特性研究[D]. 胡亮.华北电力大学(北京) 2017
[2]弹塑性接触和温度分布对拉杆转子动力学特性的影响研究[D]. 何鹏.哈尔滨工业大学 2013
[3]斜裂纹转子系统的动力学特性[D]. 林言丽.清华大学 2009
硕士论文
[1]非线性转子裂纹检测及延缓裂纹扩展机理的研究[D]. 宫宁宁.天津理工大学 2017
[2]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[D]. 夏恒恒.南昌航空大学 2016
[3]中心拉杆转子—轴承系统动力学特性分析[D]. 武祥林.哈尔滨工业大学 2016
[4]单一故障转子系统的非线性动力学特性分析[D]. 陈多花.兰州交通大学 2016
[5]重型燃机转子实验台设计与动特性分析[D]. 孙忠杰.华北电力大学(北京) 2016
[6]非线性转子动力学有限元仿真方法研究[D]. 亢鑫.华中科技大学 2015
[7]拉杆转子—轴承系统动力学特性研究[D]. 贾延旭.陕西科技大学 2015
[8]组合转子性能退化的裂纹位置敏感性研究[D]. 高思霄.中南大学 2014
[9]含裂纹转子系统刚度及动力学特性研究[D]. 杨丹.浙江大学 2012
[10]9FA燃气蒸汽联合循环机组轴系动态特性分析[D]. 黄锐.华北电力大学（北京） 2007
本文编号：3207571
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 转子动力学研究现状
1.2.2 拉杆转子研究现状
1.2.3 裂纹转子研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 本章小结
第2章 非线性动力学理论
2.1 非线性理论基础
2.2 非线性动力学系统的主要研究方法
2.3 分岔与混沌
2.3.1 分岔的基本概念
2.3.2 混沌的基本概念
2.3.3 通向混沌的途径
2.3.4 研究混沌的方法
2.4 本章小结
第3章 斜裂纹的转子系统转轴刚度特性研究
3.1 引言
3.2 斜裂纹转轴模型建立及刚度计算
3.3 参数变化对斜裂纹转轴刚度的影响
3.4 呼吸裂纹开闭规律
3.5 本章小节
第4章 刚性支撑的裂纹拉杆转子动力学特性研究
4.1 引言
4.2 动力学模型
4.2.1 接触层非线性恢复力
4.2.2 系统动力学方程
4.3 数值分析与讨论
4.3.1 转速对系统响应的影响
4.3.2 裂纹深度对系统响应的影响
4.3.3 裂纹倾斜角对系统响应的影响
4.3.4 偏心距对系统响应的影响
4.4 本章小节
第5章 滑动轴承支撑的斜裂纹拉杆转子动力学特性研究
5.1 引言
5.2 动力学模型
5.2.1 非线性油膜力
5.2.2 系统动力学方程
5.3 数值分析与讨论
5.3.1 转速对系统响应的影响
5.3.2 裂纹深度对系统响应的影响
5.3.3 裂纹倾斜角对系统响应的影响
5.3.4 偏心距对系统响应的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑非线性油膜力的裂纹转子动力学特性仿真[J]. 向玲,高雪媛. 动力工程学报. 2017(06)
[2]A 3D nonlinear finite element method for the dynamic analysis of rotating rotor with a transverse crack[J]. WANG Shuai,ZI YanYang,WANG Yu,HE ZhengJia. Science China（Technological Sciences）. 2017(02)
[3]汽轮机裂纹转子升速过程非线性振动数字仿真及分析[J]. 何青,彭慧春,翟鹏程,甄亚欣. 热力发电. 2016(11)
[4]带横向裂纹的拉杆转子非线性动力学特性研究[J]. 胡亮,柳亦兵,徐晓星,陈昀丛. 噪声与振动控制. 2016(05)
[5]燃气轮机周向拉杆转子拉杆应力分析和改进设计[J]. 刘昕,袁奇,欧文豪. 西安交通大学学报. 2016(10)
[6]呼吸性裂纹转子的瞬态振动特性分析[J]. 刘政,王建军. 振动与冲击. 2016(07)
[7]汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究[J]. 瓮雷,杨自春,曹跃云. 振动与冲击. 2016(05)
[8]斜裂纹转子刚度特性分析[J]. 李志农,夏恒恒,肖尧先. 华侨大学学报(自然科学版). 2016(01)
[9]核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究[J]. 史进渊. 机械工程学报. 2015(22)
[10]航天飞机主发动机高压燃料涡轮泵的故障模式[J]. 刘士杰,梁国柱. 航空动力学报. 2015(03)
博士论文
[1]燃气发电机组周向拉杆转子非线性动力学特性研究[D]. 胡亮.华北电力大学(北京) 2017
[2]弹塑性接触和温度分布对拉杆转子动力学特性的影响研究[D]. 何鹏.哈尔滨工业大学 2013
[3]斜裂纹转子系统的动力学特性[D]. 林言丽.清华大学 2009
硕士论文
[1]非线性转子裂纹检测及延缓裂纹扩展机理的研究[D]. 宫宁宁.天津理工大学 2017
[2]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[D]. 夏恒恒.南昌航空大学 2016
[3]中心拉杆转子—轴承系统动力学特性分析[D]. 武祥林.哈尔滨工业大学 2016
[4]单一故障转子系统的非线性动力学特性分析[D]. 陈多花.兰州交通大学 2016
[5]重型燃机转子实验台设计与动特性分析[D]. 孙忠杰.华北电力大学(北京) 2016
[6]非线性转子动力学有限元仿真方法研究[D]. 亢鑫.华中科技大学 2015
[7]拉杆转子—轴承系统动力学特性研究[D]. 贾延旭.陕西科技大学 2015
[8]组合转子性能退化的裂纹位置敏感性研究[D]. 高思霄.中南大学 2014
[9]含裂纹转子系统刚度及动力学特性研究[D]. 杨丹.浙江大学 2012
[10]9FA燃气蒸汽联合循环机组轴系动态特性分析[D]. 黄锐.华北电力大学（北京） 2007
本文编号：3207571
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3207571.html
