转子系统动力模型变态相似分析及设计方法研究

发布时间：2017-10-26 04:28

  本文关键词：转子系统动力模型变态相似分析及设计方法研究

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【摘要】：转子系统作为大型旋转机械核心部件,往往具有结构复杂、尺度巨大等特征,故通过模型试验反演原型转子系统动力特性成为极为重要研究手段,但目前对于转子系统动力模型相似问题研究还不够全面。因此,本文以相似理论为基础,利用数值仿真方法,系统研究了转子系统动力模型正态和变态相似问题,并针对转子系统变态模型设计问题提出了一种基于优化算法的转子系统模型设计方法。 首先,基于量纲分析法建立了转子系统正态模型与原型相似准则,通过数值仿真对比分析了两者动力特性和动态响应相似性,继而揭示了轴承参数不做相似变换时对预测结果的影响规律。 其次,基于方程分析法建立了转子系统变态模型与原型相似准则,通过数值仿真揭示了变态率对模型相似性影响规律,对比分析了两者动力特性和动态响应相似性,实现利用变态模型有效地预测原型转子系统动力学特性。 再次,提出了一种基于优化算法的转子系统模型设计方法并通过算例分析验证该方法的可行性,该方法是一种逆向思维设计方法,能推广应用于其它复杂系统模型设计中。 最后,通过模态试验对比分析了某双圆盘转子系统正态模型、变态模型与原型模态参数相似性,验证了所建立转子系统动力模型与原型动力学相似关系的正确性。 本文研究结论在一定程度上完善和发展了转子系统动力模型相似研究理论,也为指导设计人员设计出动态性能更优的转子系统试验模型提供了一定的理论参考。图66幅,表18个,参考文献106篇
【关键词】：转子系统 正态模型 变态模型 变态率 动力学相似 相似准则 模型设计
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113;TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题来源及研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 转子系统动力学特性研究现状11-13
• 1.2.2 模型试验的发展与应用现状13-15
• 1.2.3 相似理论的发展及变态模型的应用现状15-17
• 1.3 本文研究的目的、意义和主要内容17-20
• 1.3.1 本文研究的目的、意义18
• 1.3.2 本文研究的主要内容18-20
• 第2章 转子系统动力模型正态相似问题研究20-37
• 2.1 正态模型相似理论20-23
• 2.1.1 正态模型的概念及相似条件20-22
• 2.1.2 正态模型相似准则的导出方法22-23
• 2.2 转子系统正态模型相似准则及相似关系的推导23-26
• 2.3 原型转子系统的结构参数及其正态模型的建立26-27
• 2.4 转子系统正态模型与原型的动力特性相似分析27-30
• 2.4.1 转子系统正态模型与原型的固有频率相似分析27-29
• 2.4.2 转子系统正态模型与原型的模态振型相似分析29-30
• 2.5 转子系统正态模型与原型的动态响应相似分析30-34
• 2.5.1 转子系统正态模型与原型的频域动态响应相似分析30-31
• 2.5.2 转子系统正态模型与原型的时域动态响应相似分析31-34
• 2.6 轴承参数不做相似变换时对转子系统正态模型预测结果的影响34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第3章 转子系统动力模型变态相似问题研究37-54
• 3.1 变态模型相似理论37-39
• 3.1.1 变态模型的概念及应用37-39
• 3.1.2 变态模型相似准则的导出方法39
• 3.2 转子系统变态模型的相似准则及相似关系的推导39-44
• 3.2.1 转子系统的运动微分方程39-42
• 3.2.2 转子系统变态模型相似准则及相似关系42-44
• 3.2.3 转子系统变态模型的建立44
• 3.3 转子系统变态模型与原型的动力特性相似分析44-46
• 3.3.1 转子系统变态模型与原型的固有频率相似分析44-45
• 3.3.2 转子系统变态模型与原型的模态振型相似分析45-46
• 3.4 转子系统变态模型与原型的动态响应相似分析46-51
• 3.4.1 转子系统变态模型与原型的频域动态响应相似分析46-48
• 3.4.2 转子系统变态模型与原型的时域动态响应相似分析48-51
• 3.5 轴承参数不做相似变换时对转子系统变态模型预测结果的影响51-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第4章 转子系统动力模型设计方法研究54-65
• 4.1 转子系统模型设计的一般方法及其局限性54-56
• 4.2 基于优化算法的转子系统模型设计方法研究56-60
• 4.2.1 基于优化算法的模型设计方法的基本思想56-57
• 4.2.2 优化算法的选择57-58
• 4.2.3 转子系统模型优化设计数学模型58-60
• 4.3 算例分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 转子系统动力模型相似研究的试验验证65-75
• 5.1 试验目的、原理与方案65-69
• 5.1.1 试验目的65
• 5.1.2 试验原理65-67
• 5.1.3 试验方案67-69
• 5.2 转子系统缩比模型与原型的模态试验结果对比分析69-74
• 5.2.1 转子系统正态模型与原型的试验结果对比分析69-72
• 5.2.2 转子系统变态模型与原型的试验结果对比分析72-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第6章 总结与展望75-77
• 6.1 研究工作总结75-76
• 6.2 本文研究创新点76
• 6.3 建议与展望76-77
• 参考文献77-84
• 攻读学位期间主要的研究成果目录84-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：1097026