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.     

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。     

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。     

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.     

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.      

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     

电流变液与压电陶瓷复合的自耦合阻尼器

基于智能结构的思想,率先提出设计制作电流变液和压电陶瓷复合的自耦合阻尼器．相比于通常的电流变液阻尼器,该自耦合阻尼器采用压电陶瓷响应外界振动而输出高电压,激励电流变液体工作,从而省去了外加高压电源．随外作用力变化,激励电流变液的压电陶瓷电压自动改变,阻尼器具有自适应的特征,省去了通常的计算机等控制系统．研制的第1代电流变液／压电陶瓷阻尼器实现了自适应的控制过程,显示了良好的减振性能．在第2代产品中采用了新的设计,提高了阻尼器的结构稳定性和可靠性,使阻尼器整体性能得到提高．     

电流变阻尼器动力特性的研究

电流变液是一种可控流体，它在电场的作用下可从牛顿流体变为屈服剪应力较高的粘塑性体，且这种变化连续，可逆，迅速。本文在简要介绍了电流变阻尼器的原理和特点后，就电流变阻尼器的动力特性，如流量和阻尼力等，建立模型，将流体流动分为剪切流动和压差流动两种情况进行了讨论，并进行迭加，使流量和阻尼计算公式得到修正和完善，最后对阻尼力进行简化，提出压差流动占绝对优势，完全可以反映电流变阻尼器的阻尼特性，为进一步实现对阻尼器的控制提供了理论基础。     

三种电流变阻尼器阻尼特性的对比分析

首先简要地介绍了电流变体材料以及电流变阻尼器的基本概念,进而阐明了剪切模式电流变阻尼器、流动模式电流变阻尼器和复合模式电流变阻尼器的工作原理。最后,应用非牛顿流体力学理论给出了它们的阻尼力模型,并对其各自的阻尼特性进行了一些理论分析和探讨。     

电流变阻尼器的动态特性实验研究

设计制造了一种多层滑动极板式电流变阻尼器，使用自制的电流变液，采用正弦激励，进行了这种电流变阻尼器的阻尼特性试验。研究了电流变阻尼器的载荷－位移迟滞特性和载荷－速率迟滞特性，同时研究分析了这种电流变阻尼器的周期能耗特性及等效粘性阻尼特性。结果表明，阻尼器的周期能耗量随外加电场强度的增加而增加，外加电场强度越大，阻尼器的等效阻尼系数越大。阻尼器的阻尼特性体现为库仑阻尼和粘性阻尼的组合，其中随外加电场强度可控的主要是库仑阻尼力，而且库仑阻尼力不仅与外加强度有关，也与阻尼器的运动速度有关。该阻尼器系统是一个强非线性系统，极板间电流变液在低剪切应变率时表现为Bingham塑性流体，在高剪切应变率时流变性态比较复杂，导致载荷－速率迟滞环出现多区域闭合现象。     

挤压油膜阻尼在储能飞轮转子支承系统中应用研究

在飞轮储能系统实验研究中,利用永磁轴承-螺旋槽流体动压锥轴承的混合支承,并采用了挤压油膜阻尼为转子支承系统提供阻尼。基于流体润滑理论的雷诺方程和长轴承近似理论,推导出一端封闭、一端开口边界的挤压油膜的压力分布近似解析解,得到等效油膜刚度和阻尼系数。最后对比分析了飞轮转子支承系统不平衡响应的计算与试验结果。     

非线性系统周期强迫不平衡响应的稳定性分析

多自由度强非线性系统是工程实际中经常遇见的一类模型,利用非线性动力学分析中的打靶法求解该类系统的周期解,并对Flopuet主导特征值判断周期解的失稳方式,利用该方法对旋转机械中的一个具体模型;双盘县臂柔性转子-非同心型挤压油膜阻尼器（SFD）系统周期强迫不平衡响应的稳定性和分岔行为进行了分析,分析表明,在该系统中存在着第二Hopf分岔、倍周期分岔、鞍-结分岔三种分岔形式。     

An analytical approach to optimally design of electrorheological fluid damper for vehicle suspension system

This work develops an analytical approach to optimally design electrorheological (ER) dampers, especially for vehicle suspension system. The optimal design considers both stability and ride comfort of vehicle application. After describing the schematic configuration and operating principle of the ER damper, a quasi-static model is derived on the basis of Bingham rheological laws of ER fluid. Based on the quasi-static model, the optimization problem for the ER damper is built. The optimization problem is to find optimal value of significant geometric dimensions of the ER damper, such as the ER duct length, ER duct radius, ER duct gap and the piston shaft radius, that maximize damping force of the ER damper. The two constrained conditions for the optimization problem are: the damping ratio of the damper in the absence of the electric field is small enough for ride comfort and the buckling condition of the piston shaft is satisfied. From the proposed optimal design, the optimal solution of the ER damper constrained in a specific volume is obtained. In order to evaluate performance of the optimized ER damper, simulation result of a quarter-car suspension system installed with the optimized ER damper is presented and compared with that of the non-optimized ER damper suspension system. Finally, the optimal results of the ER damper constrained in different volumes are obtained and presented in order to figure out the effect of constrained volume on the optimal design of ER damper.     

高速涡轮增压器轴承-转子系统不平衡响应及稳定性分析

汽车涡轮增压器广泛采用浮环轴承支承的小型轻质转子系统,以实现100 000~300 000 r/min的工作转速,提高发动机功率和动力性能,并降低燃油消耗和排放. 在此超高速工况下,动压油膜的强非线性作用和转子固有的不平衡效应使该系统呈现出复杂的动力学现象,其中油膜涡动、振荡、跳跃、倍周期分岔和混沌等非线性动力学行为对增压器的健康运转意义重大,因而备受关注. 本文作者从摩擦学动力学耦合的角度出发,基于流体动压轴承润滑理论和有限差分法计算非稳态油膜压力,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,提出了一种由双油膜浮环支承的涡轮增压器转子系统动力学模型,并从转子轨迹、轴承偏心率、频谱响应、庞加莱映射和分岔特性等方面比较分析,描述了该非线性轴承-转子系统的不平衡效应及油膜失稳特征. 结果表明:转子一般在相对低速下作稳定的单周期不平衡振动,在高转速下其被油膜失稳引起的次同步涡动所抑制,但不平衡量的增加可阻碍转子以拟周期运动通向混沌运动的路径;适当不平衡补偿下,由于内、外油膜间交互的非线性刚度和阻尼作用,在油膜失稳区间之间的中高速区会出现适合增压器健康运转的稳定区间.      

Nonlinear lateral-torsional coupled motion of a rotor contacting a viscoelastically suspended stator

Interaction of a rotor with a stationary part is a kind of serious malfunction that could result in a catastrophic failure if remained undetected. Past analytical and numerical simulation work on rotor?Cstator interactions mainly focus on the vibrations along the lateral directions. The torsional degree of freedom (dof) is usually ignored. The present work is aimed to study the influence of a rotor to stator contact on the lateral-torsional coupled vibrations. A mathematical model consisting of interacting vibratory systems of rotor and stator is presented. The contact is modeled using contact stiffness, damping and Coulomb friction. Equations derived for kinetic, potential and dissipation energies and non-conservative external forces are used in the Langrange??s equations for deriving the motion equations for the rotor?Cstator system. Equations revealed that the lateral-torsional motion coupling exists twofold for the rotor. The unbalance couples lateral-torsional motion of rotor through inertia and damping matrices. Coupling due to the rotor?Cstator friction occurs through a force vector. The nonlinear equations are solved using a Runge?CKutta fourth-order numerical integration scheme using relatively small time step. Results obtained through the proposed model are compared with the identical rotor?Cstator system without torsional dof and differences are identified. Effect of several parameters such as speed, relative inertia, coefficient of friction and contact damping on the bifurcation behavior of the rotor?Cstator motion has been investigated. Vibration motions presented in the forms of spectrum cascade of the coast-up response, and orbit and Poincaré plots of the steady-state response are exhibiting rich dynamic behavior of the system.     

螺桨转子颤振涡动的一种算法

介绍螺桨转子系统颤振涡动的一种算法。本算法考察桨叶的振动变形，桨轴－支承系统的振动特性，以及螺转子的不平衡力。利用本算法对一模型螺桨转子和一实际螺桨转子进行了分析计算，对螺桨转子轴头动刚度、浆叶弹性变形、桨盘不平衡度等因素对螺桨转子系统颤振涡动的影响进行了分析，表明螺桨转子轴头动刚度下降时，螺浆发生颤振涡动的极限飞行速度下降。模型螺桨转子的计算结果与风洞试验结果相当吻合，证明本算法是正确的。     

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。     

声振耦合分析在冲击波测量中的应用

为了高精度地测量空气冲击波形,采用声振耦合分析对该测量系统的频响特性进行了理论计算,并在激波管中进行了动态响应实验。通过上述研究,得出了探头在3个不同量程时的适宜阻尼孔径。结果表明,探头的阻尼孔直径和波形上升时间的计算值与实验值都是基本符合的,并且该测量系统在强爆炸中测得的冲击波压力波形也具有良好的频响特性。     

转子轴承系统电磁阻尼器的位移反馈振动控制

本文研究在周期激振力作用下转子轴承系统电磁阻尼器的位移反馈振动控制。首先给出受电磁阻尼器控制的一般线性多自由度转子轴承系统的振动方程，控制力和电磁阻尼器结构参数，控制电流等之间的关系式，然后提出在保证系统稳定的前提下，通过位移反馈控制其电流位移增益矩阵应满足的条件；其次以单盘对称转子轴承系统为例，求出转子系统受电磁阻器控制的幅频响应和相频响应；最后给出算例，打印出电磁阻尼器的静态电流，电流位移增益