考虑定子质量和碰摩面刚度的转子/定子系统碰摩响应的全局动力学特性研究

对考虑定子质量和碰撞面刚度的四自由度转子/定子模型的全局响应特性进行了研究。首先,通过解析方法确定了无碰摩响应的边界,然后,求解了同频全周碰摩解并进行了稳定性分析得到了同频全周碰摩响应的区域。在此基础上,利用非线性动力学分析的数值方法,确定了准周期局部碰摩与反向涡动失稳的边界,由此得出了参数平面内的不同碰摩响应的稳定区域图。进而研究了定子与转子质量比和碰撞面刚度对碰摩全局响应特性的影响,得到了不同碰摩响应共存及随系统参数变化的典型全局响应分岔图。     

转子与定子碰摩的非线性动力学研究

转子与定子碰摩的动力学行为及其与系统参数关系对旋转机械设计和安全运行至关重要. 转子/定子碰摩系统是一类多参数控制的高维非光滑强非线性系统, 其动力学行为非常复杂. 本文主要从动力学与控制的角度对过去半个世纪有关转子与定子碰摩的研究成果进行归纳和总结, 其目的在于帮助读者尽可能全面系统地了解该问题的研究现状, 提炼尚待解决的问题, 以求推动转子与定子碰摩研究的进一步深入, 并为解决实际问题提供帮助. 本文将首先从碰摩局部模型和碰摩系统模型两个方面对已有的转子/定子碰摩系统的建模进行了简单的划分和归类. 其次, 以典型碰摩非线性响应为主线, 分别介绍了有关同频碰摩响应、谐波周期碰摩响应、准周期局部碰摩响应、干摩擦自激反向全周涡动响应、碰摩的全局响应行为以及碰摩响应的分岔与混沌方面的研究成果. 接下来讨论了在主被动抑制碰摩振动方面取得的结果. 最后, 给出结论并提出有待进一步研究的问题.     

系统参数对碰摩转子稳态响应的影响

本文基于线性碰摩力模型,分析了转定子存在偏心时柔性JEFFCOTT转子的碰摩响应。通过数值仿真,揭示了转子碰摩响应与系统参数之间的定性关系,指出较小的定子刚度、较大的系统阻尼有利于抑制转子的混沌振动。     

非线性刚度不平衡转子径向碰摩动力学研究

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了考虑非线性油膜力和非线性刚度的轴转子系统的动力学模型,利用数值积分法对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考。     

基于Hertz接触理论的转子碰摩模型

对转子系统转、定子碰摩故障的过程进行了研究，建立了一个基于Hertz接触理论的转子非线性碰摩模型。通过对不同碰摩模型进行理论分析及数值仿真的对比研究表明：基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型能更深刻地反映转、定子碰摩过程的本质特征，具有较好的实用价值。     

转子-机匣局部碰摩的分叉与混沌行为分析

研究了转子-机匣系统发生碰摩时的分叉与混沌行为,分析了转子机匣频率比与刚度比、偏心质量等参数对系统分叉与混沌特性的影响.当转子机匣系统发生碰摩时除了通过倍周期、阵发性和拟周期分叉进入混沌外,还发现了孪生叉形分叉现象,呈现出非常丰富的动力学行为.     

一类油膜转子刚性碰摩模型的动力学研究

本文结合非线油膜力模型和冲量定理，建立了Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子碰摩的刚性约束模型，通过对模型的数值模拟，揭示了转子系统碰摩产生的途径的过程，并 混沌运动发生的条件及其与碰摩的关系。     

非线性碰摩力对碰摩转子分叉与混沌行为的影响

研究了具有非线性碰摩力的转子局部碰摩的分叉与混沌运动,利用计算机仿真对某发动机转子的碰摩故障进行了数值模拟,讨论了转子系统参数的变化对转子混池运动状态的影响,并与碰摩实验结果进行了比较,发现了具有非线性碰摩力的转子局部碰摩转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程。     

某电厂转子碰摩机理分析

我国某电厂的２００ＭＷ汽轮发电机组因严重碰摩而被迫停机。本言语建立了转子碰摩的力学模型，用数值分析的方法研究了产生碰摩机理，指出高倍频振动分量的出现是判断产生 摩的必要条件，可依之进行了转子碰摩预测和诊断。     

高速对称刚性转子的碰摩运动

本文分析了高速对称刚性转子圆柱形碰摩运动和圆锥形碰摩运动，给出了发生圆柱形碰摩运动时系统的稳定范围，对于圆形碰摩运动，给出了其涡动角速度的一阶近似表达式，这可为转子系统的故障诊断提供一定的理论基础。     

油膜支承转子系统动静件碰摩特征分析

以支承在油膜轴承上的Jeffcott转子为对象，分析了油膜力对碰摩转子动力学行为的影响。通过与刚支情形对比，发现油膜力是耦合作用于碰摩转子系统，有时能够抑制振动，有时却加剧振动。因此实际转子碰摩故障诊断过程中，必须在充分考虑支承情况的基础上建立合理的非线性动力学模型，才能为实际转子系统的碰摩故障分析提供必要的理论依据。     

Stability Analysis of Sliding Whirl in a Nonlinear Jeffcott Rotor with Cross-Coupling Stiffness Coefficients

An analytical study is carried out on the stability of the fullannular rub solutions of an externally excited, modified Jeffcott rotorwith a given rotor/stator clearance and cross-coupling influences. Theobtained analytical stability conditions provide an opportunity for abetter understanding of the dynamical phenomena of rotor/stator systemswith rubs, such as jump phenomena and the transition between periodicand quasi-periodic full rub responses as well as between the fullannular rubs and the partial rubs. A systematic study on the influenceof the system parameters on these phenomena is carried out. It is foundthat the simultaneous presence of the coefficient of friction and thecross-coupling stiffness coefficient with a proper value may benefit thedynamics of the rotor/stator system with rubs.     

非线性动力系统全局分析的变胞胞映射法与转子／轴承系统的全局稳定性

在Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射及胞映理论的基础上，提出了一种非线性动力系统全局分析的新方法－－变胞胞映射法，这种新方法改变了原胞映射法中胞在胞空间分布的不合理性及运算逻辑的不合理性，更适用于高维、大求解域非线性动力系统的求解。应用此方法，对具有非线性油膜力的Ｊｅｆｆｃｏｔ转子轴承系统进行了全局分析，绘制了系统分岔后的全局吸引域图，解释了一些工程中常见的非线性现象。     

Grazing Bifurcation in the Response of Cracked Jeffcott Rotor

A cracked rotor is modeled by a piecewise linear system due to thebreath of crack in a rotating shaft. The differential equations ofmotion for the nonsmooth system are derived and solved with thenumerical integration method. From the simulation results, it isobserved that a grazing bifurcation exists in the response. Thegrazing bifurcation can give rise to jumps between periodic motions,quasi-periodic motions from the periodic ones, chaos, and intermittentchaos.     

汽轮机转子在气流力和油膜力作用下的非线性动力学特性

为了分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性，本文以短轴承支撑的不平衡刚性对称Jeffcott转子系统为研究对象，首先分析转子在非稳态油膜力作用下的振动特性，然后分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性。采用数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性，计算结果表明，考虑气流激振力和油膜力共同作用下的转子系统与仅考虑油膜力的转子系统相比，在相对进气速度v=30m／s时，随着无量纲转速ω的增加。二者都出现了周期运动和混沌运动多次交替出现的复杂运动特性，但是前者首次出现倍周期分岔和混沌运动时的转运提前，在定转速情况下，随着v的增大，系统最终在经历周期运动之后进入混沌运动，而且圆盘中心的最大振幅随着v的增大而增大。     

非线性转子-机匣系统的分岔行为研究

建立了一类非线性转子-机匣系统的碰摩模型.应用数值分析的方法对其进行研究,得到了不同参数变化下系统响应随转速变化的分岔图,分析了系统参数变化对分岔过程的影响,并作出了在相应参数状态和特定转速下的Poincare截面图,揭示系统参数变化对非线性碰摩转子-机匣系统分岔特性的影响.     

粗糙度对大间隙环流偏心转子动特性系数的影响

基于作者建立的大间隙环流中转子运动的理论模型,用摄动法推导了大间隙环流流场非线性控制方程的一阶摄动方程,采用数值方法研究了静子和转子壁面粗糙度对大间隙环流中偏心转子动特性系数的影响。研究结果表明：静子和转子壁面粗糙度对大间隙环流中偏心转子动特性系数有较大影响。所得到的数值结果与已有的解析解和实验结果具有较好的一致性。