Research on 1:2 subharmonic resonance and bifurcation of nonlinear rotor-seal system

The 1:2 subharmonic resonance of the labyrinth seals-rotor system is investigated, where the low-frequency vibration of steam turbines can be caused by the gas exciting force. The empirical parameters of gas exciting force of the Muszynska model are obtained by using the results of computational fluid dynamics (CFD). Based on the multiple scale method, the 1:2 subharmonic resonance response of the dynamic system is gained by truncating the system with three orders. The transition sets and the local bifurcations diagrams of the dynamics system are presented by employing the singular theory analysis. Meanwhile, the existence conditions of subharmonic resonance non-zero solutions of the dynamic system are obtained, which provides a new theoretical basis in recognizing and protecting the rotor from the subharmonic resonant failure in the turbine machinery.     

一类两自由度参激系统在常数激励下的响应研究

本文探讨常数激励对参激系统共振响应的影响.以机动飞行的裂纹转子系统为例,建立一个两自由度的振动方程,其中裂纹的呼吸行为构成参数激励,机动飞行引起的机动载荷简化为常数激励,并假设转子为平衡转子,不考虑偏心激励的影响.采用谐波平衡法求解振动方程,得到各次谐波响应与转速及常数激励的关系式,从而分析系统的共振响应.结果表明,常数激励对系统的参激主共振及超谐共振响应起决定性作用,这符合普通裂纹转子系统的重力占优理论,同时,系统各次谐波响应的幅值随常数激励的增加而增大,常数激励的作用方向对参激主共振响应的幅值影响较大,但对参激超谐共振响应的幅值影响很小.这说明常数激励能起到放大裂纹转子系统超谐共振响应的作用,不利于系统的平稳运行,但从另一角度考虑,常数激励可用于裂纹故障的早期检测.     

非线性转子-密封系统1∶2亚谐共振分岔研究

研究了转子-密封系统在气流激振力作用下的低频振动———1∶2亚谐共振现象.利用流体计算动力学(CFD)方法对转子-密封系统进行了流场模拟计算,辨识出适用于气流流场的Muszyns-ka模型参数,并建立了转子-密封系统动力学方程.采用多尺度方法将系统进行3次截断,并得到系统响应.采用奇异性理论研究了系统的1∶2亚谐共振,进一步得到系统亚谐共振的分岔方程和转迁集,根据转迁集给出了在不同奇异性参数空间内的分岔图.同时,由分岔方程得到了亚谐共振非零解存在的条件.其分析结果对抑制转子-密封系统的亚谐振动有重要的工程意义.     

循环荷载作用下饱和粘土中的有效应力原理的实验研究

有效应力原理是土力学中的经典理论,在土动力学中,有效应力原理的应用基本上是沿用土静力学中的方法,即通过建立合理的孔压模式,利用有效应力原理对土体的破坏进行分析。但是通过动三轴试验发现,在动三轴不固结不排水试验中,整个试验过程中孔压不发生变化,土体强度却发生了明显的衰减。这种现象利用有效应力原理无法得到合理的解释。针对这种现象,本文建议引入损伤变量D,作为反映土体结构变化的参数,对有效应力原理进行修正。经过修正后的有效应力原理反映了在循环荷载作用下,循环扰动造成的结构损伤对有效应力的影响,可以合理地解释动力作用下土体中孔压和有效应力相互转换,以及土体强度衰减的原因。