复杂转子系统振动模态和混沌行为分析

发布时间：2017-06-18 19:25

  本文关键词：复杂转子系统振动模态和混沌行为分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械是现代工业中重要的动力机械,在机械、电力、交通、航空、化工、能源、矿业、军工等行业中有着广泛的应用。随着科学技术与现代化工业的发展,旋转机械正朝着大型化、连续化、高速化、轻型化、集中化、自动化和大功率、大载荷方向发展。随之产生的非线性振动方面问题日益突出,这些设备一旦由于非线性振动发生故障,就会造成巨大的经济损失。目前,国内外学者对转子系统的动态特性进行了大量研究,取得了可喜的研究成果。但许多结论都不是很完善的,有一定的局限性。不可否认,转子系统的动力学模型是转子系统动态特性研究的前提条件。 本文建立的转子系统力学模型本着真实、完整、合理、先进、实用和简洁的原则,建立一个创新的力学模型。首先,机匣(基础)本身本来具有一定的柔性,有些旋转机械如航空发动机等的机匣具有更大的柔性,由于研究上的困难,人们一般把机匣视为不变形的刚体,这样处理势必对计算分析结果带来较大误差。正是机匣本身具有一定的柔性,转子与机匣的振动彼此相互影响,为此需要将转子与机匣作为统一的整体,研究其动力学特性。其次,考虑到有些实际旋转机械的特殊结构形式,不应该忽略机匣本身的弹性、机匣与定子间的联接弹性对转子系统响应的影响,更不应该忽略圆盘非对称布置时所产生的陀螺力矩的影响。最后,考虑转轴弹性、轴承弹性、基础弹性、基础与定子间的联接弹性和陀螺力矩的悬臂双盘非对称20个自由度转子系统,我们称之为复杂转子系统。目前关于转子系统动力学特性的研究还不够充分,对非线性复杂转子的研究更少。因此,本文结合转子试验仪器,对非线性复杂转子系统的一些非线性动态特性的相关问题和进行了研究。 分析非线性复杂转子系统的振动模态,并研究温度变化对转子系统振动模态的影响,为进一步研究转子系统的动态特性提供重要的基础数据。利用计算机分析技术,用ANSYS建立转子系统的有限元模型,分析转子系统的振动模态。发现不同的温度对转子系统的固有频率会有不同的影响,各阶固有频率随温度的升高而降低。温度越高,固有频率下降的越厉害。分析结果为转子系统动态特性的深入研究提供数据基础。运用数值分析法,研究了转子系统的分叉与混沌行为,有利于人们对转子系统动态特性的研究从宏观理论到微观实践的飞跃,为进一步研究转子系统动力学特性做基础。运用数值分析方法,建立系统振动微分方程,结合转子系统的分叉图、波形图、相平面图和轴心轨迹图,研究弹性转子系统的分叉与混沌行为。研究发现系统响应经历了数次从混沌到周期解,再到混沌,再到周期解的过程,即混周交替出现的过程。通向混沌的道路主要方式是倍周期分叉进入混沌和阵发性分叉进入混沌。分析结果为旋转机械转子系统参数设计提供理论依据。
【关键词】：转子系统 振动模态 碰摩力 Coulomb摩擦模型 分叉与混沌
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 概述11-14
• 1.1.1 论文选题依据11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11-14
• 1.2 国内外研究状况14-18
• 1.2.1 转子系统力学模型的进展14-17
• 1.2.2 非线性转子系统动力学的发展趋势17-18
• 1.3 研究主要内容和方法18-21
• 1.3.1 论文研究主要内容18
• 1.3.2 研究方法18-21
• 第二章 分叉与混沌行为分析原理21-25
• 2.1 分叉的概述21-22
• 2.1.1 分叉的定义21
• 2.1.2 分叉的分类21-22
• 2.2 混沌的概述22
• 2.2.1 混沌的定义22
• 2.2.2 混沌的特性22
• 2.3 通往混沌的道路22-23
• 2.4 非线性振动的定性分析方法23
• 2.5 本章小结23-25
• 第三章 转子系统力学模型25-31
• 3.1 转子系统力学模型的相关问题25-26
• 3.1.1 力学模型的改进25
• 3.1.2 转子系统碰摩问题研究25-26
• 3.2 转子系统动力学模型与振动学方程26-30
• 3.3 力学模型的基本参数30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 复杂转子系统的振动模态31-35
• 4.1 复杂转子系统振动模态问题的研究31
• 4.2 固有频率及部分振型31-33
• 4.3 温度对系统固有频率的影响33-34
• 4.4 本章小结34-35
• 第五章 复杂转子系统分叉与混沌行为分析35-73
• 5.1 分析方法35
• 5.2 以转速为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析35-39
• 5.2.1 分叉图分析35-36
• 5.2.2 分叉与混沌行为分析36-39
• 5.3 以末端轴长为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析39-43
• 5.3.1 分叉图分析39-40
• 5.3.2 分叉与混沌行为分析40-43
• 5.4 以中间轴长为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析43-47
• 5.4.1 分叉图分析43-44
• 5.4.2 分叉与混沌行为分析44-47
• 5.5 以悬臂轴长为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析47-51
• 5.5.1 分叉图分析47-48
• 5.5.2 分叉与混沌行为分析48-51
• 5.6 以外阻尼系数为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析51-56
• 5.6.1 分叉图分析51-52
• 5.6.2 分叉与混沌行为分析52-56
• 5.7 以圆盘偏心距为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析56-62
• 5.7.1 分叉图分析56-57
• 5.7.2 分叉与混沌行为分析57-62
• 5.8 以定转子间间隙为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析62-68
• 5.8.1 分叉图分析62-63
• 5.8.2 分叉与混沌行为分析63-68
• 5.9 以摩擦系数为分叉参数时转子系统的分叉与混沌行为分析68-72
• 5.9.1 分叉图分析68-69
• 5.9.2 分叉与混沌行为分析69-72
• 5.10 本章小结72-73
• 第六章 结论73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 作者简介79
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文79-81
• 致谢81

【参考文献】

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1 袁惠群,闻邦椿,王德友,刘叔伦;滚动轴承-转子-定子系统的碰摩故障分析[J];东北大学学报;2003年03期

2 宋光雄;陈松平;宋君辉;张亚飞;;汽轮发电机组转子裂纹故障研究及分析[J];动力工程学报;2012年04期

3 张巨伟;朱向哲;;复杂温度外场作用下转子系统振动特性研究[J];辽宁石油化工大学学报;2012年01期

4 何立东,夏松波,李延涛,闻雪友;转子-轴承系统非线性振动机理的研究[J];哈尔滨工业大学学报;1999年04期

5 陈果;;转子-滚动轴承-机匣耦合系统的不平衡-碰摩耦合故障非线性动力学响应分析[J];航空动力学报;2007年10期

6 周海仑;陈果;;航空发动机双转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力学分析[J];航空动力学报;2009年06期

7 袁惠群;非线性转子动力学中的分叉与混沌运动研究概述[J];黄金学报;2000年04期

8 赵岩,林家浩,曹建华;转子系统的平稳/非平稳随机地震响应分析[J];计算力学学报;2002年01期

9 于瑾;高建;任朝辉;;转子系统的动态优化设计研究[J];机械设计与制造;2012年04期

10 田永伟;杨建刚;;旋转机械动静碰摩耦合振动分析[J];机械工程学报;2010年07期

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本文编号：460597