5自由度磁悬浮轴承-转子系统非线性动力学研究

为了探讨磁悬浮轴承-转子系统的稳定性,从非线性多自由度的角度对5自由度主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性进行研究.在考虑电磁力、重力和不平衡力周期性影响的情况下,建立5自由度磁浮轴承-转子系统的动力学模型,通过泰勒公式对其进行非线性展开,运用多尺度法的基本原理对5自由度非线性微分方程进行复数处理.通过Matlab软件编程,借助庞加莱映射图和相图对系统的运动形态进行分析,得到在复数领域中的倍周期运动、拟周期运动和混沌运动的相图及庞加莱映射截面图.在试验过程中也发现,随着转速的增加,磁悬浮轴承-转子系统的轴心轨迹由有规律的稳定运动状态进入无规律的失稳运动状态.数值模拟和试验结果都表明:磁悬浮轴承-转子系统中存在丰富的非线性动力学现象,在不同参数条件下,系统存在稳定的倍周期运动、临界的拟周期运动和失稳的混沌运动现象.     

磁悬浮轴承-转子系统的分岔与混沌特性

研究磁悬浮轴承-转子系统主共振情形时的非线性动力学行为。由Taylor级数展开得到非线性电磁力的表达式。用Lung-Kutta法计算系统的运动响应。借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析。结果发现了在主共振情形下系统中由环面破裂产生的混沌现象及之后的由倍周期分岔导致的混沌现象。     

非线性径向主动电磁轴承-转子系统的耦合动力学特性及稳定性

研究径向主动电磁轴承支承的不对称转子系统的动力行为及稳定性。转子模型中考虑了陀螺效应，结合分散PID(pmponional integral differential)控制器方程和转子运动方程，形成系统方程。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合，给出一种径向主动电磁轴承—转子系统线性失稳转速即Hopf分岔点所对应转速的计算方法。基于打靶法及将预估—校正机理和打靶法相结合形成的一种轨迹预测追踪的延续算法，研究系统非线性不平衡周期响应及稳定性边界。结合Floquet分岔理论研究随系统控制参数改变径向主动电磁轴承—转子系统周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

轴承-转子系统的分岔与混沌特性研究

利用一种精确的非稳态非线性油膜力模型求得油膜力。以无量纲偏心和一个反映多种影响因素的综合参数为分岔变量,用数值积分法在广泛的参数变化范围内研究了轴承一转子系统运动的变化规律,作出了分岔图。借助Poincare映射和Lyapunov指数分析了系统的运动形态。结果表明,利用该油膜力模型可从不同角度发现由倍周期分岔导致的混沌现象和概周期运动等复杂的非线性动力学行为。随着参数的变化,复杂的运动区域中间会出现简单的运动区域。这为合理设计系统参数以避开危险区域提供了依据。     

磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。综述了磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究内容的现状和研究方法的应用,以及转子振动主动控制的几种方式,分别针对每个要素的不同研究方法做出了分析与总结,旨在对磁悬浮轴承转子振动控制技术的发展趋势进行展望。     

滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性分析

接触非线性和间隙非线性耦合导致滚动轴承 转子系统表现出复杂的动力学特性 ,在工作转速范围内系统会产生分岔混沌振动 ,从而影响系统工作的稳定性和可靠性 ;在计及轴承接触非线性和径向间隙的条件下 ,建立了滚动轴承支承的水平刚性转子系统的非线性动力学模型 ,用数值积分方法得到系统在不同参数域中的相图、轴心轨迹、频谱图及Poincar啨映射图 ,研究了系统响应随转子转速的变化趋势。结果表明 :轴承的径向间隙是决定轴承 转子系统动态响应的一个重要参数。随着间隙的增大 ,混沌响应区变宽 ,轴承的动态刚度减小 ,故在设计滚动轴承 转子系统时 ,应对径向间隙进行优选。     

动压气体轴承-转子系统的分岔和混沌

基于非线性动力学理论,研究了气体动压轴承-转子系统的不平衡响应及分岔行为。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用有限差分法和逐次超松弛迭代法求解动压气体润滑雷诺方程;运用轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、频谱图和分岔图研究了有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应及分岔;数值模拟结果揭示了系统存在复杂多样的非线性现象,这对气体润滑轴承支承的实际轴承—转子系统的设计提供了理论依据。     

非线性轴承-转子系统的稳定性和分岔

研究了非解析径向椭圆轴承支承的转子系统的稳定性和分岔。考虑了转动惯量的影响,利用非线性油膜力以增加数值计算的精度。在不需要额外再解Reynolds方程的情况下,采用等参有限元法,求解了具有Reynolds边值条件的流体润滑椭圆型变分约束方程,使得动力积分过程中所需非线性油膜力及其Jacobian矩阵能够同时计算完成并且具有足够且协调一致的精度。在稳定性分析中,运用打靶法和轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡响应,结合Floquet理论研究了随着轴承设计参数改变时非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

滚动轴承-转子系统有限元离散建模非线性动力学数值分析

在滚动轴承和转子动力学的基础上,考虑滚动轴承滚动体与内外圈滚道的Hertz弹性接触力和径向游隙等非线性因素,根据Timoshenko梁-轴理论,建立滚动轴承-转子系统的有限元离散化模型,采用Newmark数值方法对其求解,利用分岔图、Poincaré映射图、频谱图、相图和轴心轨迹图,分析了滚动轴承-转子系统在转速和游隙...     

非线性Jeffcott转子-滚动轴承系统动力学分析

为了研究Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性动力特性,建立了其非线性动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解。利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数、强迫联合激励的Jeffcott转子-滚动轴承系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,Jeffcott转子-滚动轴承系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;Jeffcott转子-滚动轴承系统的非线性特性随着径向游隙的增大而加剧。     

弹性转子—轴承系统的非线性动力学研究

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,针对非线性转子－轴承系统的具体特点,建立了采用短轴承模型的弹性转子－轴承系统模型,并用数值积分和庞加莱映射方法对其在某些参数域中进行了非线性振动研究,得到了系统在某些参数域中的分叉图,庞加莱映射和随转速变化的3维谱图,计算结果显示,系统有可能发生混沌运动。对系统动力学特性随革些参数变化时的非线性特性进行了分析,直观显示了参数变化对系统动力学特性的影响,为该类转子－轴承系统的设计提供了参考。     

转角不对中故障的转子系统非线性动力学特征

在刚性转子和小角度不对中量等假设条件下,考虑转子的转角不对中和质量不平衡等因素后,建立了转子系统的动力学模型.首先,根据Lagrange方程推导了系统的运动微分方程.理论分析表明,转角不对中转子系统是一个具有参激振动特征的强非线性振动系统;然后,基于谐波平衡法分析了系统的动力学特性,结果显示,当转子转角不对中时,系统不仅会产生与不平衡类似的工频振动,而且也会产生工频与转子不对中角方向振动频率倍数之和或之差组成的组合频率振动,其振幅与角不对中量和系统的物理参数有关;最后,采用数值方法分析了具有转角不对中故障转子系统的非线性动力学特性.     

轴承-转子系统在弱控制作用下的动力学行为

为控制转子系统的振动,在油膜力模型中引入一项位移反馈.根据分岔图和Poincare映射,分析了受控系统在不同参数(无量纲偏心和一个反映多种影响因素的综合参数)下的非线性动力学行为,研究了系统的运动规律.结果表明,以较小的(小于1)反馈增益,就能将系统的复杂运动转化为简单的周期运动,且由于所用的方法是单输入的,因此在试验中便于操作.     

斜齿轮柔性转子轴承系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、轴承径向间隙、齿轮不平衡力,使用有限元法建立质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵并组装成整体参数矩阵,建立了适用于斜齿轮柔性转子滚动轴承系统的非线性动力学模型。采用Runge-Kutta法求解,并分析系统的动力学行为。研究了转速、转轴刚度、不平衡力对斜齿轮系统非线性动力学行为的影响规律。结果表明：随着转速的变化,系统将经历周期、拟周期、混沌等多种运动状态;随着转轴刚度的减小,混沌运动的区间减小,振幅大小发生改变;不平衡力增大后,系统混沌区间增大,混沌运动的区间也发生改变。     

转子-轴承系统的非线性动力学特性分析

用数值积分和庞加莱映射方法对采用短轴承模型的刚性Jeffcott转子轴承系统在较宽参数范围内进行稳定性研究。计算结果表明,系统存在倍周期分叉、概周期及混沌运动。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、响应曲线、频谱图、相图、轴心轨迹及庞加莱映射图,直观地显示了系统在某些参数域中的运行状态,并用分形几何理论对混沌系统的状态进行了判断。数值分析结果为定性地控制转子轴承系统的运行状态提供了理论依据。     

广义惯性损伤转子系统的非线性动力学

采用有限单元方法,建立了质量慢变损伤转子系统动力学模型。将质量慢变转子系统推广为惯性损伤转子系统,研究了质量慢变转子系统相位突变导致的动力学响应问题,对比研究了不同碰摩程度下质量慢变转子 轴承系统孪生碰摩损伤非线性动力学响应,结合三维轴心轨迹,指出考虑了质量慢变因素的碰摩损伤转子 轴承系统时频响应特点。所得结果为惯性损伤转子系统动力学研究和故障诊断提供了理论参考。     

600 MW汽轮发电机组转子-轴承系统的动力学研究

应用非线性动力学理论,对含摩擦的600 MW汽轮发电机组转子-轴承系统模型进行了综合的分析和研究。通过对积分得到的Poincaré映射图、相图以及轴心轨迹图的分析,发现发电机组转子在不同工作状态下,具有周期、拟周期、混沌运动交替出现的现象;和其它一些系统一样,也具有通向混沌的倍周期道路、拟周期道路和阵发性混沌道路;在不同的混沌区域内,吸引子表现为不同的形状。揭示了转子偏心距对系统复杂运动的影响和其它参数的变化使系统运动进一步复杂化等现象。     

用Lyapunov指数研究单对齿轮间隙非线性系统的动力学行为

在间隙函数为分段线性函数的单对齿轮系统非线性微分方程量纲一化的基础上，给出院 系统的精确解析解，直接从Lyapunov指数的定义出发，给出了计算最大Lyapunov指数的数值方法，作出了系统随激励频率变化时的Lyapunov指数图，并扰此判别了系统中所存在的周期和混沌吸引子，研究结果表明，Lyapunov指数确是判定齿轮系统非线性动力学状态的一种可靠的特征指标。     

弹性支承双跨碰摩故障转子系统非线性特性

建立了弹性支承双跨碰摩及油膜故障20自由度转子系统的非线性动力学模型,并进行了数值分析.与刚性支承情况进行了对比,再用仿真试验进行了验证.结果表明,该系统具有明显的混沌特性,且碰摩间隙对弹性支承的非线性特性影响十分明显.弹性支承的转子系统比刚性支承非线性明显增强,混沌区域增大,实际工程中不容忽视.同时,仿真试验结果与数值分析结果基本一致,表明了数值分析结果的可靠性.