叶片—转子—轴承耦合系统的非线性动力学特性研究
发布时间：2020-12-19 00:20
旋转机械是国民经济和国防建设中重要的基础性设备,在能源、动力、航空、航天等领域得到了广泛的应用。旋转机械的稳定性影响着整个工业的发展。随着社会的发展需要,现代旋转机械正朝着高速、重载、自动化和复杂化方向发展,由此引发的问题也越来越多。由于旋转机械运行环境比较恶劣,复杂的旋转机械常常失去稳定性甚至发生毁机事故,这些事故常常会造成难以估量的经济损失、人员伤亡和社会危害,因此对旋转稳定性的研究是十分必要的。本文首先以弹性力学理论为基础,运用能量法,建立了刚性盘-旋转叶片在叶片-机匣碰摩载荷下强迫振动常微分方程;求解了不同工况和不同参数下的响应情况,并与有限元结果进行了对比;此外,还对碰摩力进行了傅利叶级数展开,根据机械振动相关理论,给出了叶片-机匣碰摩的解析解,并将解析解与半解析解进行对比分析。其次,采用Lagrange方程建立了转子-叶片耦合系统动力学模型。其中,旋转柔性轴采用Timoshenko自由梁模型,叶片采用悬臂Euler-Bernoulli梁模型,模型考虑了转轴的截面特性、旋转效应、惯性效应以及陀螺效应。通过对模型的求解,着重分析了转子-叶片耦合系统的固有特性;分别分析了叶片数、...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１旋转叶片受力环境示意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｂｌａｄｅｓ?ｆｏｒｃｅ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??
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Ｆｉｇ．３．３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｂｌａｄｅｓ?－?ｃａｓｉｎｇ?ｒｕｂｂｉｎｇ?ｇａｐ??依据前述公式（３．１４），这里考察叶片旋转一周内碰摩法向力随碰摩深度的变化，如??图３．４所示，其中为碰摩力随碰摩深度变化曲线，图上显示碰摩力随碰摩深度的提高而??增大，碰摩深度达到０．５ｍｍ时碰摩力己接近２．５ｋＮ，并且随着侵入深度的增大，碰摩时??间也在不断增大。??２．５?Ｉ?！????ｊＴ?—？—?０．１?ｍｍ??＼??ｅ???０．２ｍｍ?．??Ｚ；?／?Ａ?＼?ｌ＾＾０－５ｍｍｌ??ｔ?ｎ：??瓛秦巍森秦砉条砉砉龜秦砉龜秦森秦赢??０?０．５?１?１．５?２?２．５?３??时间／／ｍｓ??图３．４碰摩法向力随侵入深度和转速变化曲线??Ｆｉｇ．?３．４?Ｃｏｎｔａｃｔ?ｆｏｒｃｅ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｐｅｅｄ??从图３．４可以发现碰摩力随接触深度变化类似于半波正弦，因此，具体应用时，将??碰摩力近似看做周期正弦半波激励，则碰摩的法向力函数（式３．１５）可简化为分段正弦半??－２３?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑转速及碰摩的带冠涡轮叶片动力特性研究[J]. 任兴民,卢娜,岳聪,南国防,邓旺群. 西北工业大学学报. 2013(06)
[2]航空发动机转子叶片振动方程及其频率计算[J]. 李克安,林左鸣,杨胜群,李松华,万正苏. 航空学报. 2013(12)
[3]基于连续体旋转梁模型的碰摩故障动力学特性分析[J]. 太兴宇,马辉,谭祯,闻邦椿. 振动与冲击. 2013(18)
[4]柔性旋转带冠叶片的非线性动力学特征[J]. 初世明,曹登庆,潘健智,孙述鹏,王立刚. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(04)
[5]中心刚体-旋转悬臂板耦合系统碰摩动力特性解析法研究[J]. 寇海江,袁惠群,闻邦椿,吴文波. 固体力学学报. 2013(02)
[6]脉冲力加载下的叶片-机匣动力学特性研究[J]. 太兴宇,马辉,谭祯,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2012(12)
[7]四元数和旋转矩阵相互转化的算法实现[J]. 郑军. 阴山学刊(自然科学). 2012(03)
[8]导出旋转矩阵的一种几何方法[J]. 赵明颖,费腾,王春桦,郜立涛,杨璐. 科技创新导报. 2012(24)
[9]轴流式压缩机叶片固有频率及动应力分析[J]. 李德信,陈江辉. 振动与冲击. 2011(07)
[10]航空发动机叶片-机匣碰摩过程的数值模拟[J]. 刘书国,洪杰,陈萌. 航空动力学报. 2011(06)
博士论文
[1]耦合故障复杂转子—轴承非线性系统的运行稳定性及其实验研究[D]. 李朝峰.东北大学 2009
[2]叶片—转子—轴承耦合系统的非线性动力学特性研究[D]. 王立刚.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2924883
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１旋转叶片受力环境示意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｂｌａｄｅｓ?ｆｏｒｃｅ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ??
Ｒ?＋?ｘ?ｕ???０?ｖ?，从图中的几何关系可以得到叶片０?ｗ??矢量ｒ的表达式：??７？?＋?ｘ?＋?ｗ??ｒ?＝?ｒ０＋?３＝?ｖｗ??Ｏ－ＸＹＺ为固定坐标系，ｏ－ｘｙｚ为动坐标系，两个坐Ｘ?ｃｏｓ?？９?－ｓｉｎ?＞９?０?ｘ??７?＝?ｓｉｎ？９?ｃｏｓ?＜９?０?少Ｚ」［〇?。?ｉ」｜＿ｚ??动角位移，这里，角位移是一个时间的函数。??采用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁，如图３．２所示，叶片任意移矢量为：??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑转速及碰摩的带冠涡轮叶片动力特性研究[J]. 任兴民,卢娜,岳聪,南国防,邓旺群. 西北工业大学学报. 2013(06)
[2]航空发动机转子叶片振动方程及其频率计算[J]. 李克安,林左鸣,杨胜群,李松华,万正苏. 航空学报. 2013(12)
[3]基于连续体旋转梁模型的碰摩故障动力学特性分析[J]. 太兴宇,马辉,谭祯,闻邦椿. 振动与冲击. 2013(18)
[4]柔性旋转带冠叶片的非线性动力学特征[J]. 初世明,曹登庆,潘健智,孙述鹏,王立刚. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(04)
[5]中心刚体-旋转悬臂板耦合系统碰摩动力特性解析法研究[J]. 寇海江,袁惠群,闻邦椿,吴文波. 固体力学学报. 2013(02)
[6]脉冲力加载下的叶片-机匣动力学特性研究[J]. 太兴宇,马辉,谭祯,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2012(12)
[7]四元数和旋转矩阵相互转化的算法实现[J]. 郑军. 阴山学刊(自然科学). 2012(03)
[8]导出旋转矩阵的一种几何方法[J]. 赵明颖,费腾,王春桦,郜立涛,杨璐. 科技创新导报. 2012(24)
[9]轴流式压缩机叶片固有频率及动应力分析[J]. 李德信,陈江辉. 振动与冲击. 2011(07)
[10]航空发动机叶片-机匣碰摩过程的数值模拟[J]. 刘书国,洪杰,陈萌. 航空动力学报. 2011(06)
博士论文
[1]耦合故障复杂转子—轴承非线性系统的运行稳定性及其实验研究[D]. 李朝峰.东北大学 2009
[2]叶片—转子—轴承耦合系统的非线性动力学特性研究[D]. 王立刚.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2924883
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