转子裂纹基于模型的时域、频域识别方法研究

发布时间：2017-05-16 18:12

  本文关键词：转子裂纹基于模型的时域、频域识别方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为转子系统一种常见的故障,转子裂纹在最近的几十年里一直被广泛地研究,对含裂纹转子进行状态监测和故障诊断具有重大的科学和经济价值。本文研究转子裂纹基于模型的时域、频域在线识别方法。 本文首先介绍转子系统有限元动力学模型和裂纹识别软件。采用应变能释放率法计算裂纹单元刚度矩阵,将裂纹单元时变刚度矩阵引入有限元模型的整体刚度矩阵中,获得系统动力学方程。裂纹识别软件采用Visual C++6.0与Visual FORTRAN6.5语言编写,包括前处理、求解、后处理三部分。 对于时域上基于模型的识别方法,本文首先获得已知测点上健康转子和裂纹转子时域振动响应的残差,只保留裂纹对转轴的影响,并由已知残差估算系统整体残差。再利用转子动力学模型信息,将对裂纹的识别转化为对等效力的识别。最后,用有限元模型的计算数据验证了识别方法。结果表明,此识别方法能识别单／双裂纹在转轴上的位置和类型；对于含双直裂纹转子,此方法还可识别两条裂纹关于轴线方向的夹角。 对于频域上基于模型的识别方法,本文将测点上健康转子和裂纹转子振动响应残差,做快速傅立叶变换,获得残差在频域中的谐波分量。通过假设等效力作用的位置,利用有限元模型,识别等效力,代替识别裂纹。最后,用有限元模型计算的数据对此方法做了验证。结果表明,此识别方法能有效地识别出含单条直裂纹转子裂纹的位置。 最后,本文通过转子实验台,对两种裂纹的识别方法进行了实验验证,结果表明,实验条件下这两种方法均能识别裂纹的位置。
【关键词】：转子裂纹 基于模型 识别 时域 频域
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH165.3;TN911.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究意义10
• 1.3 国内外研究现状10-15
• 1.3.1 基于信号的方法10-13
• 1.3.2 基于模型的方法13-14
• 1.3.3 其他方法14-15
• 1.4 本文研究内容15-17
• 第2章 转子动力学模型及裂纹识别软件17-29
• 2.1 转子轴承系统有限元动力学模型17-18
• 2.2 裂纹单元建模及其刚度计算18-21
• 2.3 转子系统动力学方程21
• 2.4 转子系统动力学特性21-24
• 2.4.1 转子有限元动力学模型参数21-22
• 2.4.2 转子的固有频率22
• 2.4.3 转子动力学响应22-24
• 2.5 转子裂纹识别软件24-28
• 2.5.1 前处理25-26
• 2.5.2 求解26
• 2.5.3 后处理26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 基于模型的裂纹时域识别方法29-50
• 3.1 等效裂纹力的定义29-30
• 3.2 模态扩展30-31
• 3.3 等效裂纹力的计算31-32
• 3.4 利用全息谱和等效裂纹力信息对裂纹进行识别32-35
• 3.4.1 二维全息谱32-34
• 3.4.2 三维全息谱34
• 3.4.3 利用全息谱技术对裂纹进行识别34-35
• 3.5 结果分析与讨论35-36
• 3.6 单条直/斜裂纹识别结果讨论36-44
• 3.6.1 利用等效裂纹力识别结果36-40
• 3.6.2 利用全息谱识别结果40-44
• 3.7 两条直/斜裂纹识别结果讨论44-49
• 3.7.1 利用等效裂纹力识别结果44-45
• 3.7.2 利用全息谱识别结果45-49
• 3.8 本章小结49-50
• 第4章 基于模型的裂纹频域识别方法50-61
• 4.1 等效裂纹力的定义50-52
• 4.2 裂纹位置的识别52-54
• 4.3 结果分析与讨论54-59
• 4.3.1 测点振动量标准值55-58
• 4.3.2 单条直裂纹识别结果分析58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 识别方法实验验证61-69
• 5.1 实验装置61-64
• 5.1.1 转子实验台62
• 5.1.2 传感器62-64
• 5.1.3 无线信号采集卡64
• 5.2 实验结果分析64-68
• 5.2.1 实测轴承处振动响应信号64-66
• 5.2.2 时域识别实验结果66-67
• 5.2.3 频域识别实验结果67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 论文工作总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士期间参与的科研项目78-79
• 攻读硕士期间发表的学术论文、专利与软件著作权79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 史东锋,屈梁生;转子横向裂纹故障的诊断信息提取[J];化工机械;1998年05期

2 何永勇,褚福磊,郭丹,钟秉林;基于遗传算法的旋转机械转子裂纹识别的研究[J];机械工程学报;2001年10期

3 董广明,陈进,邹剑;裂纹转子的振动特性与裂纹参数识别[J];上海交通大学学报;2004年06期

  本文关键词：转子裂纹基于模型的时域、频域识别方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：371558