考虑轴承间隙时裂纹转子的故障状态及仿真分析

基于所建立的开闭裂纹转子的动力学模型,并考虑到轴承间隙这一非线性因素,对转子在不同激励参数下的裂纹开闭和间隙力存在条件进行了预测,并对转子运行轨道和频谱响应进行了动态仿真分析,结果表明,对裂纹开闭和间隙力存在条件的预测是正确的,同时转子出现裂纹和间隙力时显示出特殊的动力学特性。     

含横向裂纹的Jeffcott转子刚度分析

根据断裂力学理论和转子动力学理论,考虑沿3个坐标轴方向6个载荷的作用,推导出了含裂纹的转轴刚度。裂纹的开闭状态由裂纹面的应力决定。通过数值仿真计算发现:刚度在3个坐标轴方向上随着裂纹深度的变化幅度有很大差异,轴向刚度变化以及小裂纹情况下垂直于裂纹方向的刚度变化可以不考虑;随着细长比的增大,裂纹轴的刚度减小。     

故障柔性转子系统的动态特性分析

针对某装甲车辆动力传动系统的主轴在行驶过程中极易出现故障的问题,以机械故障综合模拟实验台为研究对象,建立了其正常转子、裂纹转子以及弯曲转子的三维实体模型,运用ANSYS、ADAMS动力学仿真软件对转子系统进行了动力学仿真,得到了正常转子在刚体和柔性体状态下的位移响应曲线和碰撞力响应曲线,在此基础上,对裂纹转子和弯曲转子在柔性体状态下进行了仿真,得到了相应故障状态下的时频响应曲线,直观地揭示了柔性转子系统的动态特性,仿真和实验结果表明,在柔性转子系统中,转子中心振动位移变大,系统碰撞力降低;转子发生裂纹或弯曲故障时,振动强度会增大,这为后续装甲车辆传动系统主轴故障诊断提供一定的理论指导。     

裂纹转子识别中Wigner-Ville分布与小波变换的比较

建立基于简单铰链裂纹模型的裂纹转子瞬态响应的动力学模型，得到裂纹转子与无裂纹转子的数值仿真解，比较裂纹转子与无裂纹转子Wigner-Ville分布和小波变换时频特性的不同。数值仿真进一步对比研究Wigner-Ville分布和小波变换对刚度变化的敏感性，并讨论质量偏心和质量偏心角对Wigner-Ville时频特性与小波时频特性的影响，为工程实际中裂纹转子的识别提供依据。     

裂纹转子不平衡响应的有限元分析

首先由应力强度因子积分得到含裂纹轴段单元体的刚度矩阵，继而建立了含裂纹转子系统的运动微分方程。通过数值计算得到含裂纹转子系统的振动特性随裂纹的开闭、随裂纹的位置及深度间的变化关系。选定对裂纹比较敏感、又能反映结构动力特性的不平衡响应轨道（轴心轨迹）作为诊断裂纹的依据，编制了不平衡响应计算和动力分析程序。仿真试验结果表明，本文的裂纹诊断的有限元分析方法是可行的，具有较高的精度。     

考虑切向刚度变化裂纹转子的分叉与混沌

基于不附加任何假设的裂纹模型,考虑切向刚度变化,建立裂纹转子无量纲动力学模型,可适用于瞬态、稳态、非线性等不同运动状态。采用分叉图、Pioncaré映射、轴心轨迹、频谱图、最大Lyapunov指数等,分析裂纹法向刚度变化、切向刚度变化、质量偏心与质量偏心角对裂纹转子分叉与混沌特性的影响,发现:随着裂纹法向刚度变化的增加,裂纹转子在亚临界转速区出现倍周期分叉、拟周期、周期3解等振动形式;考虑裂纹切向刚度变化,裂纹转子在1/2,2/3亚临界转速区出现拟周期、混沌运动,进入混沌的途径与拟周期、周期3解有关;质量偏心的增加或质量偏心角180°时,对裂纹转子的非线性运动具有明显的抑制作用。数值仿真研究可为工程实际中裂纹转子故障诊断提供依据。     

基于有限元模型单一开裂纹转子的振动分析与无损估计

基于局部柔度理论和传递矩阵分析,给出一种简化的裂纹转子有限元模型。数值仿真研究了转子的长径比、裂纹位置以及裂纹深度对停机状态单一开裂纹转子的特征频率和振型的影响。提出一种借助裂纹转子前两阶特征频率和一阶振型对转子进行无损估计的新方法,仿真算例验证了该方法的有效性和可行性。     

考虑螺栓松脱特性的航空发动机转子动力学研究

为了研究螺栓松脱对航空发动机转子动力学特性的影响,本文以航空发动机模拟转子为研究对象,建立了具有螺栓松动特性的有限元模型,利用螺栓松脱-横向裂纹等效法分析了螺栓连接结合面的开闭变化规律以及螺栓松脱单元的时变刚度特性,采用谐波平衡法求解了系统的运动方程,通过时域、频域和三维频谱图对比分析了有无螺栓松脱两种工况下系统的振动...     

松动-裂纹耦合故障转子系统的非线性动力学行为研究

以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础。分析了带有一端轴承支座松动和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂非线性现象。针对非线性转子一轴承系统的具体特点，采用短轴承油膜力模型。应用Runge—Kutta法数值模拟得到的系统在某些参数域中的分岔图、Poincare映射和频谱图等反映了系统的运动状态，并分析了该耦合转子系统的故障特征，研究结果对该类转子-轴承系统的故障诊断和预防提供一定的参考。     

非线性裂纹转子密封混沌系统的状态观测器方法

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大.文中针对裂纹转子密封系统进行研究.应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程.根据状态观测器理论,给出状态观测器控制对应算法.利用此方法对裂纹转子密封系统进行仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态.为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供理论依据,具有重要的实际工程应用价值.     

裂纹转子的理论分析与实验研究

对横向裂纹转子系统建立力学模型，求得刚度矩阵，建立运动微分方程。通过运动仿真对裂纹转子基本故障特征进行了分析，得到不同裂纹深度、裂纹方向下转轴的运动特性。并通过实验，得到裂纹轴运动轴心轨迹、三维频谱，证明偏心质量、裂纹深度、方向这些因素对转子振动影响特性，其理论分析和实验结果可作裂纹故障的分析和识别依据。     

Stability and dynamics of rotor system with 45° slant crack on shaft

Crack on a shaft is one of the common damages in a rotor system. In this paper, transverse vibrations are calculated to compare the influences of transverse crack and slant crack on the rotor system. Results show that the vibration amplitude of the rotor system with a 45° slant crack on the shaft is larger than that with a transverse crack when the two types of crack have the same depth and the rotor system runs in the same condition. Stability and dynamic characteristics of the rotor system with a 45° slant crack on the shaft under torsional excitation are analyzed by considering opening and closing of the crack. It is shown that the instability of the transverse vibration of the rotor system increases with increasing difference between the bending stiffness in two main directions, and the vibration is stable when the two bending stiffness are identical. The spectrum analysis of the steady-state response reveals that the gravity and the eccentricity produce different frequency components, and when the two bending stiffness are identical, the multiple frequency components of the torsional excitation disappear. Further investigation shows that the vibration amplitudes in combined frequencies increase rapidly in transversal, torsional, and axial vibration with increasing slant crack depth. The results are helpful for the understanding the dynamic behavior of a rotor system with a slant crack on a shaft and can be used for the detection of the slant crack on a shaft.     

双盘双呼吸型裂纹转子的非线性动力学特性

采用有限元方法建立了双盘双呼吸型裂纹转子系统的动力学方程,利用应变能释放率方法得到了裂纹单元的刚度矩阵,采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应,研究了双裂纹转子振动响应的特点,以及在一个稳态旋转周期内裂纹轴刚度时变规律,分析了不同裂纹深度和裂纹夹角对转子振动响应的影响。     

基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障分析与诊断

基于转子系统轴心轨迹的形态分析,提出一种对多故障中的裂纹故障进行初步诊断的简便方法。通过对转子系统1/2临界转速附近的轴心轨迹形态分析,表明在1/2临界转速附近,裂纹-碰摩双故障转子系统轴心轨迹的内环形状随着转速的变化而改变,内环的偏置方向也随转速旋转一定角度。在碰摩转子系统中,其1/2临界转速附近的轴心轨迹形态与裂纹-碰摩双故障转子有明显区别。多故障系统轴心轨迹的形态分析为对其中的裂纹故障进行初步诊断提供了新方法,使转子故障诊断效率得到提高。同时结合分岔图及频谱图对不同转子系统的动力学响应进行了分析,利用Bently转子实验台对裂纹转子系统的轴心轨迹进行了实验验证。     

多约束下高压螺纹插装型溢流阀启闭特性研究

高压螺纹插装阀在工程机械中应用广泛,其启闭特性直接影响系统压力波动、泵头能量损失、噪声大小等。为了探究结构参数对高压螺纹插装阀启闭特性的影响,基于其结构特征,推导启闭特性数学模型。由于结构参数改变的同时会对动态响应性、稳定性、内泄漏产生交叉影响,以提高启闭特性为目标,以动态响应性、稳定性、内泄漏为约束条件,在不改变其三方面性能的前提下,通过理论建模、仿真分析、试验验证,提高螺纹插装阀的启闭特性。研究结果可为螺纹插装阀综合性能优化提供理论指导和工程实用价值。     

基于有限元的呼吸裂纹转子动力学特性

采用有限单元法建立了含裂纹Jeffcott转子的有限元模型,利用应变能释放率方法得到了裂纹单元的刚度矩阵,采用应力强度因子为零法模拟了裂纹的呼吸效应.计算分析了在一个稳态旋转周期内裂纹开闭的规律,以及直斜裂纹转子振动响应的特点.计算结果表明,斜裂纹开始张开以及闭合的时间迟后于直裂纹,斜裂纹处于全闭与全开状态所经历的时间比直裂纹长.直斜裂纹转轴的1X和2X倍频响应随着裂纹深度的增加而增加,但3X倍频分量变化不大.     

安溢活门动态特性的流固耦合数值分析

采用流固耦合数值模拟技术研究安溢活门/气罐系统充放气动态特性。计算中所用流体控制方程为三维Euler方程,采用非结构网格有限体积格式求解;固体结构的运动方程由拉格朗日方程导出,采用纽马克方法求解。提出可变边条零厚度虚拟挡板技术,模拟主活塞由闭到开的瞬态过程。计算得到开阀和关阀过程中弹性元件的动态响应特性,结果表明,主膜片在行程上限和下限处均产生高频振荡运动,在开阀和关阀瞬间主膜片受到冲击载荷作用,并且关阀时载荷出现振荡。这种振荡冲击可能是导致活门鸣叫和膜片破坏的原因。     

水压插装式三位四通电磁换向阀动态性能分析

介绍了一种水压插装式三位四通电磁换向阀的工作原理,建立了水介质条件下插装式电磁换向阀的AMESim仿真模型,通过仿真优化得到插装式电磁换向阀的最优结构参数及其动态特性曲线,并加工出原理样机进行了试验研究。试验与仿真结果基本相符,证明该水压换向阀具有高压、大流量、响应速度快等特点,可广泛应用于海洋探索、海洋开发、海水淡化等领域。