Parameter identifications for a rotor system based on its finite element model and with varying speeds

In order to achieve prediction for vibration of rotating machinery, an accurate finite element （FE） model and an efficient parameter identification method of the rotor system are required. In this research, a test rig is used as a prototype of a rotor system to validate a novel parameter identification technique based on an FE model. Rotor shaft vibration at varying operating speeds is measured and correlated with the FE results. Firstly, the theories of the FE modelling and identification technique are introduced. Then disk unbalance parameter, stiffness and damping coefficients of the bearing supports on the test rig are identified. The calculated responses of the FE model with identified parameters are studied in comparison with the experimental results.     

振动摩擦机理及其非线性动力学特性

本文揭示了振动工况下散体物料的振动摩擦机理,给出了振动参数与土壤内摩擦力的关系曲线,并用数值试验方法模拟了复杂的振动摩擦压实过程,分别给出了振频和振幅对土壤孔隙比和轴向应力均值的关系曲线,验证了振动压实减摩机理的正确性.结果表明:松散物料在振动工况下,其颗粒间的摩擦力由静摩擦力转变为动摩擦力,随着振频和振幅的增加,摩擦阻力减小,从而土的内摩擦力减小,并且存在最优的振动强度使土壤在振动压实过程中的内摩擦力最小.建立了基于振动压路机的振动摩擦系统非线性动力学模型,利用渐进法得到了振动压实过程的共振响应和非共振响应.     

双圆柱体结构的热耦合微分方程及其有限元解

针对物体的热耦合问题,给出了内外形式的双圆柱体结构的热耦合分析的基本微分方程,提出了采用有限元进行求解的方法,并给出了具体算例.热耦合是一个复杂的多元微分方程的求解问题.求解得知,热应力分布情况不仅与几何形状有关,也与热载荷与材料物理特性有关,在一定温度变化范围内,物体由于温度变化所产生的等效应力会随温度呈近似线性变化.此外,结构几何尺寸对应力分布变化的影响大于对温度分布变化的影响.     

模糊随机有限元在转子动力学分析中的应用

综合考虑转子系统的模糊和随机不确定性,根据信息熵理论,在保证模糊熵不变的前提下将模糊量转化为随机变量.然后,采用基于Neumann展开式的随机有限元法分析转子系统动力学问题.将Neumann展开式与Newmark-β法结合起来,从而使基于Neumann展开式的随机有限元法可以应用于分析非线性转子系统.以考虑模糊和随机因素的转子系统的临界转速和非线性响应为例,验证了模糊随机有限元方法在转子系统动力学分析中的适用性.     

碰摩裂纹转子轴承系统的周期运动稳定性及实验研究

根据碰摩裂纹耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程，利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法，研究了系统周期运动的稳定性。研究发现，小偏心量下系统周期运动发生Hopf分岔，大偏心量下系统周期运动发生倍周期分岔，偏心量的加大使周期解的稳定性明显降低；系统碰摩间隙变小，碰摩影响了油膜涡动的形成，使失稳转速有所提高；裂纹深度的加大降低了系统周期运动的稳定性。本文的研究为转子轴承系统的安全稳定运行提供了理论参考。     

具有裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了带有碰摩和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂运动，在考虑轴承油膜力的同时构造了含有裂纹和碰摩故障转子系统的动力学模型。针对短轴承油膜力和碰摩-裂纹转子系统的强非线性特点，采用Runge-Kutta法对该系统由碰摩和裂纹耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究，发现该类碰摩转子系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象，该研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供理论参考。     

耦合故障转子系统中裂纹信息的诊断

旋转机械中,当裂纹与其他故障并存形成耦合故障时,裂纹信息往往被其他故障的信息所掩盖,从而难以从信号特征上诊断出裂纹故障。利用裂纹故障引起的等效外加弯矩特性,采用基于模型的故障诊断方法,可以诊断出耦合故障中的裂纹故障信息。以两种最常见的耦合故障—裂纹碰摩耦合故障、裂纹松动耦合故障为例,采用基于模型的诊断方法诊断耦合故障中的裂纹信息,取得了比较好的效果,并进行试验来验证理论结果。     

手性超材料惯容吸振器的扭转振动抑制研究

惯容结构常用于振动抑制中,有着较为良好的减振效果.而惯容与吸振器结合的新型吸振器具有轻量化的优点,然而设计复杂的惯容结构限制了惯容吸振器在振动领域的广泛应用.针对这一局限性,设计一种具有简单高效惯容结构的手性超材料惯容吸振器(CIDVA).首先引入了手性超材料的压缩-扭转耦合效应,并利用该效应放大惯容盘的扭转行程,形成惯容机制.为了保证惯容机制的可行,设计一种辅助机构来保证手性超材料的运动.其次研究了CIDVA结构和工作原理并进行有限元仿真分析,计算和验证其惯容放大常数.并在此基础上建立了CIDVA-主系统的动力学方程,对CIDVA-主系统在稳态和瞬态激励下的扭转振动抑制能力进行了研究,并与锁定CIDVA进行了对比.接着对惯容有效性进行了分析.最后,基于试验验证了CIDVA对主系统的扭转抑振能力.结果表明, CIDVA能在瞬态和稳态激励下有效抑制主系统扭转振动,且相较于传统DVA,能节省自身10倍以上的转动惯量.为DVA实现轻量化设计和高效的振动抑制提供了新思路和方法.