等效线性化——Prohl传递矩阵迭代法

本文提出了通过逐次将非线性力等效线性化,然后用具有许多优点的 Prohl 法计算等效系统响应的迭代法,用以求非线性转子系统的稳态不平衡响应.实例计算了装有中介轴挤压油膜阻尼器的双转子发动机的稳态不平衡响应.     

失衡转子的动力响应分析

转子失衡是现场机组转子的常见故障之一.究其故障起因可将转子失衡从理论上划分为力不平衡和力偶不平衡两种类型,而在转子的实际运行过程中,这两种失衡状态往往是相互耦合在一起共同对转子的不平衡响应发挥作用的,此特性无疑给现场转子不平衡响应的识别和诊断工作,以及转子的现场动平衡工作带来了极大的困难.本文基于全息谱技术,通过对失衡转子的工频振动进行再分解,从而在理论上得到了两种失衡状态的动力响应特征.试验结果表明,应用本文提出的识别指标得到的理论计算结果与试验结果完全吻合,识别指标可对两类失衡转子在不同运行工况下的动力响应特征做出准确、可靠的描述.这一研究结果将对现场转子主导失衡故障类型的诊断、故障严重程度的评估及现场转子的动平衡工作产生重要影响.     

具有非对称截面轴的单盘转子过临界点时的瞬态响应

本文在考虑转盘的陀螺效应的前提下,研究具有非对称截面轴的单盘转子通过临界点时的瞬态响应的非线性和非定常特性.文章依据分析动力学导出运动方程,再使用Bogoliubov-Mitropolskii渐近法,将它们化简为一阶微分方程组,进而数值积分求解.文中研讨了轴截面的非对称程度和静不平衡的初相角对系统稳定性的影响,计算了最大瞬态振幅随驱动力矩、外阻尼等变化的曲线,为动应力分析提供了根据.     

质量任意分布下的柔性转子过临界点时的瞬态响应

本文首先将Riccati传递矩阵法和正、逆回旋运动分解理论应用于有阻尼的分布质量转子的复特征问题计算，求出系统各阶正、逆回旋临界速度（也称临界点）及相应振型然后作者对广义阻尼模态理论作了引伸和发展，结合Bogoliubov-Mitropolskii渐近法，建立起一阶微分方程组，计算不平衡柔性转子分别在正、逆回旋下通过各阶临界点的非线性、非定常瞬态响应，还深入分析了转子相继通过两十分邻近的临界点时发生的耦合现象。     

柔性转子──挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡响应

本文选择了一种可以无限逼近阶跃函数,具有无穷阶连续导数的表示转子突加不平衡的数学模型.用此模型分析了支承在同心型及非同心型挤压油膜阻尼器上的柔性转子的突加不平衡响应.研究了系统参数对突加不平衡响应的影响及不同转速下突加不平衡对系统双稳态响应的影响.证明了设计合理的挤压油膜阻尼器对突加不平衡具有抑制作用.此外,非同心型挤压油膜阻尼器抗突加不平衡的能力要比同心型挤压油膜阻尼器强,但非同心型挤压油膜阻尼器在突加不平衡时容易产生非协调响应.     

减小转子共振敏感性的结构设计方法初探

汽轮机工业发展的要求和转子动力学的进展,使现代汽轮机设计师开始有必要研究如何设计出振动性能更好的汽轮机,以便在突然产生不平衡等情况下仍保证机组安全,或者甚至在临界转速区也能安全运行的设计方法.本文通过一种简单的模型以及一系列不平衡响应计算来分析转子结构因素对共振特性的影响,从而提出从设计上减小转子共振对不平衡量的敏感性的若干方法.     

求解转子系统突加不平衡响应方法的研究

本文提出并研究了用传递函数分析法求转子系统的突加不平衡响应,讨论了求这一响应的最佳数值积分方法。用本文提出的理论解方法及三种常用的数值积分法:尤拉后差法,纽马克法,及呼伯特法,对一模型转子算例进行了分析计算,结果表明;尤拉后差法最适用于求转子系统的突加不平衡响应。本文提出的传递函数分析法,可以和试验模态分析方法相结合,以求解复杂转子系统的突加不平衡响应。     

航空发动机整机耦合动力学模型及振动分析

面向航空发动机整机振动, 建立了航空发动机转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型. 该模型具有如下特点: (1)考虑转子、滚动轴承及机匣之间的耦合作用; (2)考虑了实际航空发动机的弹性支承及挤压油膜阻尼效应; (3)将转子考虑为等截面自由欧拉梁模型, 运用模态截断法进行分析; (4)考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(Varyingcompliance)振动; (5)考虑了转子与机匣之间的碰摩故障. 运用数值积分方法研究了航空发动机的整机振动规律, 包括: 滚动轴承VC振动分析、弹性支承刚度对耦合系统临界转速的影响、转轴模态截断阶数NM对系统响应的影响分析、挤压油膜阻尼器参数对系统响应的影响分析、突加不平衡的瞬态响应分析以及转静碰摩故障特性分析等.      

摩擦板式电流变阻尼器在抑制转子突加不平衡响应中的应用

设计了用于转子振动控制的摩擦板式电流变阻尼器,建立了电流变阻尼器－转子系统的分析模型,根据文献「７」中建立的突加不平衡模型,理论分析了电流变阻尼器抑制转子系统突加不平衡响应,计算分析结果发现：随着外加电压的升高,电流变阻尼器能有效地抑制突加不平衡响应。     

刚性转子—挤压油膜阻尼器支承系统的不平衡响应

1 前言航空发动机由于转子不平衡引起的振动是发动机强度设计中的重要课题.为了抑制振动,近年来在转子的支承上采用了同心型或非同心型挤压油膜阻尼器,它的良好效果已为理论和实验研究所证实.但是,由于挤压油膜力的高度非线性,致使有关转子-挤压油膜阻尼器系统的许多问题仍得不到深入的研究.例如,对这个高度非线性系统进行响应分析就是多年来一直困惑工程技术人员的难题.文献[1-3]用直接积分法求系统的偏置协调响应,因而需要大量的计算机时;文献[4]考察了刚性转子的稳态不平衡响应,但这时轴颈中心进动轨道为定心圆,对于偏置椭圆轨道没有研究.鉴于以上问题,本文中用一种新的方     

滑动油膜轴承动态特性系数的迭代识别法

本文主要研究油膜轴承动态特性系数的现场识别方法,针对现场识别无法施加人工激振、测点较少,转子不平衡量未知,测点偏离轴承中心等实际限制条件,文中提出一种迭代识别法,直接利用转子不平衡响应(位移时间历程)来识别实际工况下油膜轴承的动态特性系数,最后通过计算机仿真算例分析,取得了满意的结果.     

具有封严蓖齿转子系统的动力稳定性分析

封严蓖齿的气弹力对转子系统的稳定性起重要作用，本文建立了具有封严蓖齿的转子系统动力稳定性的分析方法，该方法利用传递矩阵法建立系统的主导方程，将封严蓖齿的气弹力以等效刚度及等效阻尼系数的方式引入转子系统的主导方程，用数值积分法解主导方程，求得系统的动力特性，根据扰动解判断系统的稳定性。本文所建立的分析软件，也可计算转子系统的不平衡响应、临界转速、突加不平衡响应等。文中对一模型转子进行了算例分析。     

齿轮－转子－滑动轴承系统时变非线性动力特性研究

本文应用求周期解的数值计算方法─—打靶法和判定周期解稳定性的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子研究了齿轮－转子－滑动轴承系统中齿轮啮合时变刚度，滑动轴承非线性特性对转子系统不平衡响应和失稳的影响，并比较了平衡位置失稳和不平衡响应周期解失稳，以及按双轴计算与单轴计算结果的差别，为工程设计理论计算提供基础。     

轴弯曲与不平衡柔性转子共振稳态响应随机分析

系统参数随机性是影响准确预测转子动力学行为的重要因素。为此,研究了具有初始轴弯曲的不平衡柔性转子在故障参数随机情况下的不确定性分析问题。首先,基于转子动力学梁元有限元理论,推导了不平衡和轴弯曲故障共同作用下的系统稳态动力学方程,并以轴心轨迹长半轴作为关键响应量建立了柔性转子共振稳态响应与输入参数间的模型函数;其次,联合广义多项式混沌展开、留一法交叉验证以及最小角回归技术实现了柔性转子共振稳态响应的非嵌入式自适应稀疏多项式混沌展开,并与基于普通最小二乘法的多项式混沌展开和基于Monte Carlo仿真的结果作了对比分析,验证了自适应稀疏展开方案的有效性、精度和效率;最后,以构建的自适应稀疏多项式混沌展开式作为近似模型,重点分析了转子圆盘处一阶共振稳态响应的随机特性,并基于Sobol指标获得了响应对各故障参数的全局灵敏度指标。     

具有滑动轴承柔性转子瞬态响应的数值解

基于Riccati传递矩阵法和Wilson-θ积分法.本文给出一种计算转子——轴承系统瞬态响应的有效方法.具有滑动轴承的柔性转子可受任意力f(t)或基础运动的激励.轴承座和基础简化为质量、阻尼器和弹簧模型.本文提供的方法具有数值稳定和程序简单的优点.几个算例说明这种数值解法是很有效的.     

涡轮膨胀机止推轴承－转子系统的振动分析

为了确保涡轮膨胀机止推轴承在受到瞬时冲击时不致发生损坏事故，研究了止推轴承－转子系统的轴向瞬态过程，计算了止推轴承的线性油膜刚度系数和阻尼系数，并对线性和非线性两种情况下的轴向瞬态响应作了分析与比较，为止推轴承；转子系统的可靠性评估提供了科学依据。     

涡轮膨胀机止推轴承—转子系统的振动分析

为了确保涡轮膨胀机止推轴承在受到瞬时冲击时不致发生损坏事故，研究了止推轴承－转子系统的轴向瞬态过程，计算了止推轴承的线性油膜刚度系数和阻尼系数，并对线性和非线性两种情况下的轴向瞬态响应作了分析与比较，为止推轴承－转子系统的可靠性评估提供了科学依据。     

水轮发电机转子偏心引起的非线性电磁振动

由于机械和电磁相互耦合,水轮发电机的电磁振动具有强非线性特征。根据不平衡磁拉力与转子偏心的非线性函数关系,通过简化的各向同性的单圆盘转子系统,建立了水轮发电机转子电磁振动的非线性系统。利用非线性振动理论的多尺度方法,从理论上分析了该系统强迫振动的稳态响应,进而研究了水轮发电机转子偏心引起的电磁振动。研究发现不平衡磁拉力使系统的涡动频率下降,使运动的中心发生变化;并且会引起两倍转频的振动。最后用模型转子仿真试验的结果验证了这些理论分析的结论。     

任意斜裂纹转子的耦合振动研究

对包含不同类型裂纹(横裂纹、横-斜裂纹以及任意斜裂纹)的转子的耦合振动进行研究,以揭示裂纹转子在不同方向上刚度参数的变化规律及其交叉耦合机理,特别是由此引发的振动特征. 对于包含不同类型裂纹的转子轴段,采用六自由度Timoshenko梁单元模型对其进行单元建模,并基于应变能理论推导计算柔度参数和刚度矩阵. 在此基础上, 采用纽马克-$\beta$数值算法求解裂纹转子的运动方程,获得裂纹转子在单故障或多故障激励(不平衡激励、扭转激励或不平衡激励加扭转激励)作用下的耦合振动响应,进而分析耦合振动谱特征. 与横裂纹和横-斜裂纹相比,任意斜裂纹使转子刚度矩阵的交叉耦合效应更显著,导致转子发生更强烈的弯-扭耦合甚至是纵-弯-扭耦合振动.无论是在不平衡激励还是扭转激励作用下, 弯曲振动与扭转振动幅度都更大. 而且,包含不同类型裂纹的转子的耦合振动特征频率,例如旋转基频与二倍频、扭转激励频率及其边带成分的幅值,对裂纹面方向角具有不同的敏感性. 所得的这些研究结果,可以为转子裂纹的特征参数辨识与诊断提供理论依据.      

含裂纹转子在变速过程中的瞬态振动

本文分别针对理想和非理想能源，研究了含裂纹的转子加速通过主共振区、次共振区和参数共振区的瞬态振动。结果表明，转子过次共振及参数共振区的瞬态特性可能成为诊断裂纹的重要依据。另外，本文采用主谐波变换，将转子系统的运动分方程变换成了用主谐波系数表示的方程，用该方程求转系统远离次共振和参数共振点的稳态响应时，可用求解代数方程来代替求解原微分方程，从而使求解更简便。