含裂纹-碰摩气浮转子系统非线性动力学研究

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裂纹转子的动力学分析及故障诊断研究开题报告

裂纹转子的动力学分析及故障诊断研究开题报告一、选题背景转子是旋转机械的核心部件，包括汽车发动机、飞机发动机、涡轮机、水轮发电机等，是各种旋转设备中不可或缺的部件。

在使用过程中，转子可能会出现裂纹等故障，从而导致设备的性能下降，甚至发生事故。

因此，对转子的动力学特性及故障诊断技术进行研究具有重要意义。

二、研究内容本课题旨在对裂纹转子的动力学特性进行分析，并开展相关的故障诊断研究。

具体研究内容包括：1.裂纹转子的动力学分析：建立裂纹转子的动力学模型，分析转子在不同转速下的振动特性，探究裂纹对转子动力学行为的影响。

2.裂纹转子的优化设计：针对裂纹转子的振动特性和故障模式，对转子进行优化设计，提高其可靠性和耐久性。

3.裂纹转子故障诊断技术的研究：结合传统的故障诊断技术和新兴的无损检测技术，开展裂纹转子的故障诊断研究，提高故障诊断的准确性和效率。

三、研究方法1.建立裂纹转子的动力学模型：根据转子的结构和工作原理，采用有限元方法建立动力学模型，并通过试验验证模型的准确性。

2.分析裂纹对转子动力学行为的影响：对比有无裂纹转子的振动特性，分析裂纹对转子振动特性的影响，探究转子裂纹产生的机理。

3.开展裂纹转子的优化设计：根据转子振动特性和故障模式，优化转子设计，并通过模拟和试验验证优化效果。

4.研究裂纹转子故障诊断技术：综合采用振动分析、热红外检测、电磁测试等多种无损检测技术，开展裂纹转子的故障诊断研究，提出有效的故障诊断方法。

四、预期研究成果1.建立裂纹转子的动力学模型，探究裂纹对转子动力学行为的影响，为转子设计和故障诊断提供理论依据。

2.研究裂纹转子的优化设计，提高转子可靠性和耐久性。

3.开发裂纹转子故障诊断技术，提高故障诊断的准确性和效率。

五、研究计划1.前期准备：对转子的结构和工作原理进行研究，查阅相关文献，了解常见的转子故障模式和诊断技术。

2.建立动力学模型：采用有限元方法建立裂纹转子的动力学模型，并通过试验验证模型准确性。

气浮轴承支撑下裂纹-碰摩转子系统动力学分析

为。１动力学模型
原因。其耦合故障的非线性动力学行为较单一故障系
统更加复杂，许多学者和研究人员在不同程度上对裂纹与碰摩故障作了研究。文献［３１— ］讨论了裂纹转子的稳态响应、稳定性及系统参数对它们的影响规律。文献［］研究了具有非线性碰摩力局部碰摩的４
Ａｓｒｃ：ｈｖｎｑａｉｎｆａｕｎｌｅｒｇｅａｔｏｏｙｔｍｗｉｒｃｎｕ－ａｔｅｅｅｔｂｉｅ．ｂｔｔＴｅｍｏｉｇｅｕｔｓｏｓｏｒａａｉｌｓｃｒｔｒｓｅｔｃａｋａｄｒｂｉｃｒｓｌｈｄａｏｇｊｂｎｉｓｈｍｐｗａｓ
Ｎｏｌｎａｙａｃｌｂｈｖｏｓｏｏｏｙｔｍａｓｄｂａｌｆｒｅｃａｋａｄｌｃｌｒｂｎａｌｗｅｅｓｕｉｄｔｒｕｈｎｉｅｒｄｎｍｉａｅａｉｒｆｒｔｒｓｓｅｃｕｅｙｇｓｆｍｏｃ，ｒｃｎｏａｂｉｇｆｕｔｒｔｄｅｈｏｇｉｕｎｍｅｃｌｓｍｕａｉｎａｅｎｔｅｃｍｂｎｔｎｏｈｕｈｆＳｏｔｎｔｏｎｎｅＫｕｔｔｏＴｅｍｏｉｎｃａ－ｕｒａｉｌｔｓｂｓｄｏｈｏｉａｉｆｔｏｇｔｏｈｏｉｇｍｅｈｄａｄＲｕｇ — ｔｍｅｈｄ．ｈｔｏｈｒｉｏｏａａｔｒｓｉｓｗｅｅａａｙｅｙｂｆｒａｉｎｄａｒｍ，ｈｓｉｇａ，ｏｎａｅｍａｓａｄｓｅｔｍｎｙｉ．ｓｌｈｗｈｔｔｃｅｉｔｃｒｎｚｄｂｉｃｔｏｉｇａｐａｅｄａｒｍＰｉｃｒｐｎｐｃｒｌｕｕａａｓｓＲｅｕｔｓｏｔａｌｓａｓｅｉｃｐｒｍｅｅｏｉａｉｎ，ｈｒｒｏｌｘｎｎｉｅｒｄｎｍｉａｈｎｍｅａｗｉｈｔｅｖｒａｉｎｏｙｔｍａａ－ｐｃｆａａｔｒｃｍｂｎｔｏｓｔｅｅａｅｃｍｐｅｏｌｎａｙａｃｐｅｏｎｔｈａｉｔｆｓｓｅｐｍｅｉｌｏｒｔｒｉｃｕｉｇｐｒｏｓｑａｉｐｒｏｓａｄｃａｓｍｏｉｎｎＯｆｒｈｉｈｙｔｍ．ｅｓ，ｎｌｄｎｅｄ，ｕｓ— ｅｄｎｈｏｔｓａｄＳｏｔｎｔｅｓｓｅｉｉｏ

转子系统碰摩行为的研究

Ξ转子系统碰摩行为的研究孙政策徐健学龚璞林(西安交通大学非线性动力学研究所西安, 710049)摘要应用非线性动力学现代理论对一个带间隙转子系统的数学模型进行了研究, 通过以转速比变化为参数的分岔图发现: 在超临界转速下存在完整的间隔混沌、周期加分岔序列, 即系统在周期运动与混沌运动之间交替, 且周期加一、周期数与临界转速的倍数对应相等; 在转速小于临界转速时, 各个连续阶次谐运动的转换区分别都出现了经由一个倍周期分岔直接导致的混沌频带, 后又直接由一个逆倍周期分岔转化为周期一的现象。

同时还揭示了阻尼对系统谐波振动幅值和转换区混沌频带宽的抑制作用, 以及非线性刚度对混沌频带的抑制和对谐波响应幅值的促进作用。

提出设计转子系统时应适当增加阻尼和选材时综合考虑系统的动力学特性, 系统提高转速时, 转速不要在转换区滞留太长及工作转速尽量不要选在系统的临界转速的倍频上等建议, 这些都对减小系统故障发生率和提高系统动力学特性有重要意义。

关键词: 非线性理论; 混沌; 分岔; 碰撞; 转换区中图分类号: O 322间隙是机械结构设计不可避免的现象, 它可以使运动构件的连接部分产生磨损和松动, 甚至由于运动件之间的碰撞造成机械故障。

对于高速转子系统, 定子和转子之间间隙产生的碰撞是系统经常发生的故障之一。

间隙是产生转子系统数学模型非线性成分的主要原因之一, 由于它的存在, 转子系统在运动时可能发生碰撞, 这一故障的产生使系统具有非常复杂的振动现象, 不仅包括周期分量—同频、倍频、分频, 而且也包括拟周期和混沌运动。

全面系统地研究间隙转子系统的动力学特性, 包括拟周期运动与混沌运动以及分岔现象, 可以为更准确地诊断这一故障和改善系统的动力学特性提供理论依据。

由于间隙造成的系统动力学行为的复杂性, 许多学者对其进行了研究。

1973 年, Ko b r i n sh y 1 讨论了在振动冲击系统中多种周期响应的存在性, T om p so n 2 和Gh affa r i注意到: 当有周期性的激励存在时, 系统可以产生相当规则和有序的响应, 也可以产生完全混沌的响应。

含裂纹故障的转子轴承系统非线性动力学

转子轴承系统是一种常见的机械系统，具有复杂的非线性动力学特性。
转子轴承系统动力学模型通常包括转子、轴承和支撑等部件，需要考虑各种动态效应，如陀螺力、流体动力、摩擦力等。
含裂纹故障的转子轴承系统动力学模型需要额外考虑裂纹故障对系统动力学特性的影响。
含裂纹故障的转子轴承系统建模
含裂纹故障的转子轴承系统建模需要采用非线性动力学理论和方法，建立能够准确描述系统动力
结论与展望
研究结论
转子轴承系统在运行过程中受到多种因素的影响，如材料性能、制造工艺、运行环境等，导致其动力学行为异常复杂。
在含裂纹故障的转子轴承系统中，裂纹的出现会导致系统产生非线性振荡，且这种振荡具有显著的复杂性。
通过实验和数值模拟，发现裂纹故障对转子轴承系统的动力学行为具有显著影响，这为预测和防止转子轴承系统的故障提供了新的视角。
1. 目前的研究主要集中在定常状态下的动力学行为分析，而对瞬态过程的研究较少。
3. 在研究方法上，多采用数值模拟和实验研究，缺乏理论分析。
研究内容与方法
研究内容
1. 含裂纹故障的转子轴承系统非线性动力学模型的建立：考虑裂纹故障的影响，建立非线性动力学模型，分析系统的动态特性。 2. 裂纹故障的演化过程与系统响应的关系研究：通过数值模拟和实验研究，揭示裂纹故障的演化过程与系统响应的关系，分析裂纹故障对系统稳定性的影响。
学特性的模型。
常用的建模方法包括有限元法、传递矩阵法和复模态法等。
含裂纹故障的转子轴承系统建模需要考虑裂纹故障的位置、大小和方向等因素，以及这些因素对
系统动力学特性的影响。
系统动力学特性分析
系统动力学特性分析是含裂纹故障的转子轴承系统非线性动力学研究的重要环

碰摩转子的非线性动力学特性研究

碰摩转子的非线性动力学特性研究
孙政策;徐健学
【期刊名称】《动力工程学报》
【年(卷),期】2003(023)001
【摘要】文中应用非线性动力学现代理论对建立的碰摩转子模型进行了研究.结果表明:转速变化时,系统具有拟周期、周期、混沌运动交替出现的现象,且在不同的混沌区内吸引子表现为不同的形状,Poincare截面上的高维拟周期轨道表现出特殊的封闭形式.同时,还揭示了阻尼对系统复杂运动的抑制作用和非线性刚度使系统运动进一步复杂化等现象.这些现象对于准确诊断转子故障和进一步了解转子的非线性特征都有很大的参考价值.图7参9
【总页数】6页(P2205-2209,2178)
【作者】孙政策;徐健学
【作者单位】西安交通大学,非线性动力学研究所,西安,710049;西安交通大学,非线性动力学研究所,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TK263.6
【相关文献】
1.双盘转子系统轴向-径向碰摩非线性动力学特性分析 [J], 张娅;王维民;姚剑飞
2.基于非线性理论的碰摩转子动力学特性研究 [J], 王秉仁;刘兆阳
3.基于Wilson-θ法的碰摩拉杆转子非线性动力学特性分析 [J], 郑美茹;黑棣
4.单盘柔性碰摩转子系统的非线性动力学特性分析 [J], 刘德强
5.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 [J], 张小龙;江俊
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碰摩转子系统的非线性动力学模型

碰摩转子系统的非线性动力学模型
王立平;叶佩青;尹文生;段广洪;汪劲松
【期刊名称】《汽轮机技术》
【年(卷),期】2000(042)006
【摘要】基于故障诊断的迫切需要,在考虑到轴承油膜力作用的同时,构造了碰摩转子系统的非线性动力学模型,为转子系统的故障诊断提供了理论依据.
【总页数】3页(P336-338)
【作者】王立平;叶佩青;尹文生;段广洪;汪劲松
【作者单位】清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084;清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084;清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084;清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084;清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】O322;TH133
【相关文献】
1.基于2种中介轴承的对转双转子系统耦合碰摩动力学模型 [J], 贾明明;关赛飞;秦海勤;于晓琳
2.双碰摩故障转子系统碰摩位置定量诊断方法 [J], 许琦;姚红良;刘子良;闻邦椿
3.基于滞回碰摩力模型的转子系统碰摩响应研究 [J], 曹登庆;杨洋;王德友;陈华涛;姜广义
4.具有转静件碰摩故障双转子系统的动力学模型及其小波变换特征 [J], 刘献栋;李
其汉;王德友
5.非线性碰摩力对碰摩转子分叉与混沌行为的影响 [J], 袁惠群;闻邦椿;王德友因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

飞行器内裂纹转子系统的非线性动力学特性研究

飞行器内裂纹转子系统的非线性动力学特性研究
林富生;孟光;E.韩
【期刊名称】《应用数学和力学》
【年(卷),期】2004(25)10
【摘要】在Jeffcott转子的开闭裂纹及方波模型基础上,建立了飞行器内裂纹转子系统的运动模型·数值研究表明:当飞行器以不同的等速度飞行时,转子轴与水平面之间夹角的变化将造成重力分量的变化,从而使转子运动在周期解、拟周期或浑沌状态之间变化,而且出现非线性现象的转速比、刚度变化比等参数的范围、进入和退出浑沌的路径、响应中的频率成份也会发生变化·飞行器的飞行速度变化还会改变裂纹转子响应的稳定性·飞行器等速飞行后的加速过程将引起转子振幅的突升及其后的下降。

【总页数】11页(P1042-1052)
【关键词】裂纹转子;机动飞行器;非线性响应;故障诊断
【作者】林富生;孟光;E.韩
【作者单位】上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室;新南威尔士大学机械和制造工程系
【正文语种】中文
【中图分类】O323
【相关文献】
1.双裂纹转子系统非线性动力学特性研究 [J], 于涛;孙伟;韩清凯
2.飞行器内SFD-转子系统的动力学特性研究 [J], 林富生;孟光
3.基于分数阶微积分的裂纹转子系统非线性动力学特性研究 [J], 李志农;王海峰;肖尧先
4.分数阶次对分数阶斜裂纹转子系统的非线性动力学特性影响研究 [J], 陈玉成;李志农;谷士鹏;马亚平
5.分数阶次对分数阶斜裂纹转子系统的非线性动力学特性影响研究 [J], 陈玉成;李志农;谷士鹏;马亚平
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裂纹磁悬浮双转子系统动态响应研究

K D - KI/f2)
式中:
KP、
KI 和 K D 分别为比例系数、积分系数
{
和微分系数;
Aa 为功率放
f 为系统的涡动频率;
大器增益;
As 为传感器增益;
ki 和ks 分别为磁轴
承的电流刚度和位移刚度。
单元号
1
长度/m
内径/m
外径/m
0.
200
0
0.
011
0.
51975427);湖北省自然科学基金资助项目(
2019CFB460).
作者简介:王念先(
1987
-),男,武汉科技大学副教授,博士生导师 .E-ma
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l:
wangn
i
anx
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an@wus
t.
edu.
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2021 年第 5 期
359
王念先,等:裂纹磁悬浮双转子系统动态响应研究
一种相似的磁悬浮双转子结构,如图 1 所示,其中
第 44 卷第 5 期
2021 年 10 月
武汉科技大学学报
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转子系统转轴裂纹和转子动静件碰摩是旋转
机械常见的故障，也是引起机械系统失效的主要原
仿真，求得周期，具有一定盲目性．文献［８—１运Ｏ］
用打靶法思想，先求得含有裂纹一摩耦合故障转碰
因．文献［］要研究裂纹转子的稳态响应、定１主稳性及系统参数对它们的影响规律．文献［］２主要分析短轴承油膜力和碰摩一裂纹耦合故障转子系统非线性动力学行为．文献［］３主要研究裂纹扩展对
有裂纹一碰摩耦合故障气浮轴承转子系统动力学模型，用打靶法思想和四阶龙格库塔法对含有气运膜力、裂纹及局部碰摩耦合转子系统进行数值模拟，发现此故障下的转子系统存在周期、拟周期以及
混沌运动现象，为转子系统安全工作提供理论依据．关键词：摩；浮轴承；纹；力学碰气裂动中图分类号：Ｈ１Ｔ１３文献标识码：Ａ文章编号：６２— ９６２１）２— ２０— ６１７０４（０２００１０
Ｒｅｅｒｈｏｎｌａｎｍｉｓｏｏｔｎｏｏｓａｃｎｎｏｉｒｄｙａｃｆｆａｉｇｒｔｒｎｅｌｓｓｅｗｉｈｃａｋ－ｕｂｎａｌｓｙｔｍｔｒｃｒｂｉｇｆｕｔ
ＷＡＮＧｉｆｉＬＵｅ — ｏｇ，ＴＩＨａ－ｅ，ＩＭｉｈｎＡＮＨｕａ— ａｉｙｎ，ＳＯＮＧｈａ．ｈＺｏｚｅ
ｖ１８。。２Ｎ．．２
Ａｒ２１ｐ．０２
含裂纹一碰摩气浮转子系统非线性动力学研究
王海飞，美红，刘田槐艳，宋兆哲
（明理工大学机电学院，明６０耦合故障下的转子系统，以转子动力学和非线性动力学为理论基础，建立了舍
，
ｒｔａａｉｆｒｔｒｄｎｍｉｓａｄｎｎｉｅｒｄａｃ，ａｄｃａｋ—ｒｂｉｇｃｕｌｇｆｕｔｆｆｏｔｅｉｌｂｓｓｏｏｙａｃｏｌａｙｍｉｓｎｒｃｃｏｎｎｎｕｂｎｏｐｉａｓｏａ— ｎｌｌｉｇｂａｉｇｒｔｒｓｓｅｄａｃｄｌｗｅｅｅｔｂｉｈｄＳｏｔｇｍｅｏｄｎｅｒｎｏｙｔｍｙｍｉｓｍｏｅｒｓａｌｅ．ｈｏｉｔｄａＲｕｇ — ｋｔｏｎｓｎｈｎｎｅｕｔａｍｅｈｅｅｕｅｏｎｍｅｃｓｍｕａｅｇｓｆｍｏｃｔｏｗｒｓｄｔｕｒ￣ｉｌｔａｌｆｒｅ，ｃａｋａｄｌｃｌｒｂｉｇｃｕｌｇｆｕｔｆｄｉｉｒｃｏａｕｂｎｏｐｉａｓｏｎｎｌｔｅｒｔｒｓｓｅｆｕｄｔｅｒｔｒｓｓｅｅｉｔｇｏｅｏｉｈｙｌｄｃａｔｔｏｓｏｈｈｏｙｔｍ，ｎｏｏｙｔｍｘｓｉｐｒｃ，ｔｅｃｃｅａｈｏｉｍｏｉｎｔｅｏｏｈｎｆｉｄｎｃｆｐｅｏｎｎ，ｐｖｄｄｔｅｔｅｒａｉｆｒｔｒｓｓｅｆｒｔｅｓｆｔｒｈｎｍｅｏｏｒｉｅｈｈｏｙｂｓｏｏｏｙｔｍｈａｅｙｗｏｋ．ｓｏＫｅｒ：ｕｂｎｌｏｔｎｅｒｎｙｗｏｄｓｒｂｉｇ；ｆａｉｇｂａｉｇ；ｃａｋ；ｄｎａｃｒｃｙｍｉｓ
（ａｕｙｏＭｃａｉａａｄＥｅｔｃｌｎｉｅｎ，ｕｍｎｎｖｒｔｏＦｃｈｆｅｈｎｃｌｎｌｒａＥｇｅｒｇＫｎｉｇＵｉｓｙｆｃｉｎｉｅｉ
ＳｉｃｎｅｈｏｏｙＫｎｎ５０３ＣｉａｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｕｍｉ６０９，ｈｎ）ｅｇ
转子动特性的影响．文献［］横向裂纹刚度进行４对
子系统的周期，然后运用龙格库塔法求解裂纹～碰摩耦合故障转子系统的微分方程，对裂纹深度和不
平衡量等参数对转子系统影响研究，分析裂纹一碰
摩耦合转子系统动力学行为，有效识别转子系统为
Ａｂｓｒｃ：ｎｉｅｉｇｔｅｒｔｒｓｓｅｗｉｏｐｉｇｏｈｒｃｎｕｂｎａｌｓｏｈｈｏｔａｔＣｏｓｄｒｈｏｏｙｔｍｔｃｕｌｎｆｔｅｃａｋａｄｒｂｉｇｆｕｔｎｈｎｔｅｔｅ．
第２卷第２８期
２１年４月０２
哈尔滨商业大学学报（然科学版）自
ＪｕｎｌｆｒｉｉｅｓｙｏｏｏｒａｂｎＵｎｖｒｉｆＣｍｍｅｃＮｔｒｌｃｎｅｄｔｎｏＨａｔｒｅ（ａｕａＳｉｃｓＥｉｏ）ｅｉ
故障提供参考．
研究，文献［］５对横向裂纹转子开闭裂纹模型比较进行研究，文献［］航空发动机转子裂纹故障非６对