非线性刚度不平衡转子动力学行为研究

本文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，建立了具有非线性刚度轴的转子系统的动力学模型，利用数值积分和Poincare映射方法，对转子系统由于质量不平衡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、阵发性分岔、倍周期倒分岔、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。     

转子-滚动轴承系统非线性动力学分析

为揭示转子系统复杂的非线性动力学特性,建立基于滚动轴承接触非线性和间隙非线性的转子系统动力学微分方程.采用数值方法得到转子系统在不同转速和径向游隙下的相图、庞加莱图、频谱图和分岔图等.研究发现径向游隙和转速是影响转子系统非线动力学性特性的重要因素,随着转速和径向游隙的不同,系统中可能产生分频和阵发性分岔现象.     

三轴承支撑不平衡转子非线性动力学研究

针对具有三个滑动轴承支撑的双跨弹性转子的非线性特点,建立了数学模型,用数值积分和庞加莱映射方法对采用短同承模型的该类转子系统动力学特性随某一参数变化时稳定性的改变进行了分析,计算结果表明,系统具有发生倍周期分叉、概周期的可能,用数值方法得到系统在某些域中的分叉图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态和轴承几何参数变化对系统动力特性的影响,数值分析结果为该类转子－－轴承系统的设计和运动状态控制提供了理论参考。     

非线性连续转子轴承系统碰摩故障动力学行为研究

采用有限元法建立碰摩故障转子系统的连续模型,考虑了转子的回转效应、剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素,使模型更为具体化,避免系统参数选取的随意性.采用Newmark-β法对文中连续模型的碰摩故障问题进行动力学求解,发现由于不同参数变化的影响,系统的碰摩故障响应特征呈现非常丰富的非线性现象.本模型考虑了更多影响因素,使计算结果更趋于问题实际情况,也使计算结果的特征更为丰富,其结果可以为复杂转子系统的非线性动态设计、故障诊断以及设备的安全运行提供更为准确合理的理论参考.     

不平衡转子-轴承系统非线性行为研究

利用一种新的精确非线性油膜力模型 ,借助数值积分法和Poincare映射研究了刚性Jeffcott转子 -轴承系统的非线性动力学行为随一些参数的变化规律 ,得到了分岔图和Poincare映射图。计算结果表明 ,系统中存在着倍周期分岔、概周期及混沌运动等复杂的动力学行为 ,在此基础上分析了系统的某些参数对该系统非线性动力学行为的影响。     

复杂转子-轴承-汽封耦合系统的非线性振动分析

基于非线性动力学和转子动力学理论,综合考虑Muszynska非线性汽封力、非线性油膜力和转子不平衡量的耦合作用,建立了双叶轮-轴承交错布置的复杂转子-轴承-汽封系统动力学模型。采用有限元法（FEM）推导系统运动微分方程,编程计算了系统转速、圆盘偏心量、汽封长度和汽封间隙等参数对系统动力特性的影响,并利用分岔图、频谱图、相轨迹和Poincare映射图表征了系统的运动性态。研究表明：耦合系统具有高度非线性,随着参数的变化系统呈现出周期运动、倍周期运动、准周期运动和混沌运动等复杂动力学行为。通过减小圆盘偏心,增加系统汽封长度,选取合适的汽封间隙有利于提高转子-轴承-汽封系统的稳定性,改善系统的运动特性。     

用形状记忆合金控制转子振动的非线性动力学研究

考虑了形状记忆合金控制器作用力的软非线性,给出了具有形状记忆合金控制器和弹性支承转子系统的动力学方程。运用非线性动力学理论求出了系统在主共振时的二阶非线性近似解,运用运动稳定性理论求出了系统振幅跳跃区间表达式,通过对系统的解和跳跃区间的表达式的分析和讨论,得出了系统诸参数对系统动力学特性的影响,并通过仿真验证了理论结果;提出了用形状记忆合金控制器结合挤压油膜阻尼器降低系统在非定常状态下最大振幅的构想,并探讨了加装挤压油膜阻尼器后系统动力学特性的变化。     

刚性转子-轴承系统的复杂非线性动力学行为研究

为揭示转子系统复杂的非线性行为,用多初始点分岔分析方法研究了刚性转子-轴承系统在转速、偏心等参数变化时系统响应随参数变化的非线性现象,各吸引子的吸引域在相空间中的变化情况,以及从单初始点出发系统在相空间中的运动规律。结果表明:多初始点分岔分析法能够发现更加丰富的非线性现象;在多吸引子共存的相空间不同的初始点系统稳态响应可能表现出不同的运动;根据相空间中吸引域的变化规律能够从机理上对传统单初始点方法得到的非线性现象进行很好的解释。     

松动碰摩转子轴承系统周期运动稳定性研究

根据松动碰摩耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程，利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶方法，对系统周期运动的稳定性及其失稳规律进行了研究，得到了系统在不平衡量-转速、碰摩间隙-转速等参数域内的分岔集。分析表明：在较大和较小的不平衡量下，系统的周期运动分别以Hopf分岔形式和倍周期分岔形式失稳；耦合故障转子轴承系统表现出与碰摩转子轴承系统相似的分岔失稳规律；随着系统动静件之间的碰摩间隙减小，系统的Hopf分岔集区间变大而且失稳转速降低。该结论可以为转子系统的故障诊断、安全稳定运行及振动控制提供理论依据。     

滑动轴承-裂纹转子系统非线性动力学特性分析

在裂纹转子非线性动力学特性分析中考虑了非线性油膜力的影响,在此基础上建立了单盘Jeffcott裂纹转子的非线性动力学模型,裂纹模型采用非线性涡动模型,菲线性油膜力通过数据库方法获得.利用数值计算方法分析了裂纹转子系统随转速w/w0、相对刚度减小量△kε等参数变化的动力学特性和动力学行为.结果表明在非线性油膜力的作用下,△kε较小时,响应中出现不可公约的谐波分量导致系统在亚临界转速区出现概周期运动,△kε较大时,系统产生丰富的非线性动力学行为;在不同转速下,系统出现多种形式的周期运动、分岔、概周期运动和混沌运动.     

非线性转子动力学半逆问题

讨论了转子动力学的主要逆问题——不平衡响应计算系统的最主要非线性环节（油膜轴承）的动态特性参数。由于具体工程应用所遇到的一些限制条件，在求解逆问题时，需要首先求解刚性简支转子的正问题，本文所处理的是一类半逆问题。     

考虑定子支撑弹性的碰摩转子系统非线性特性研究

旋转机械的转子与定子间的碰摩是常见故障之一,本文分析了油膜支撑的单转子系统与弹性外壳性碰摩时的非线性动力学行为。通过对所建数学模型进行数值解,得到了系统的周期分岔图、三维频谱图和转速一振幅图,显示了该类系统所固有的动力学特性,所得出的结论为旋转机械的故障诊断提供了一定的理论基础。     

考虑多间隙的齿轮柔性转子耦合系统非线性动力学分析

考虑齿侧间隙、轴承径向间隙,推导时变啮合刚度和时变轴承刚度,使用有限元法建立质量、刚度、阻尼矩阵并使用整体法组装,建立能够适用于复杂载荷的齿轮滚动轴承柔性转子系统非线性动力学模型。使用FPA修正法确定求解周期,采用Runge-Kutta法、Newton-Raphson法对非线性动力学方程组求解,求解最大Lyapunov指数判断系统的动力学行为。对动力学方程进行数值仿真,研究转速、齿侧间隙、转轴刚度、轴承径向间隙等参数对非线性动力学行为的影响。研究结果表明,随着齿侧间隙增大,齿轮系统会出现脱齿和挤齿现象,临界转速附近由拟周期运动进入混沌运动。随着转轴刚度降低,弯扭耦合振动临界转速减小,脱齿、挤齿和冲击现象逐渐减轻。随着径向间隙增大,轴承的非线性振动对系统的影响逐渐增大,轴承变刚度激励的幅值增大。     

非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究现状

综述了非线性干摩擦阻尼结构叶片系统的动力学研究现状.引述国内外大量文献,对非线性干摩擦阻尼结构叶片系统动力学研究中的5个主要问题进行了讨论,它们是干摩擦阻尼结构叶片非线性动力学方程的求解方法、界面摩擦模型简化、接触运动学模型、叶片主结构模型的简化、摩擦约束叶片系统的非线性动力学行为.阐述了常用的各种模型及求解方法的优缺点,最后并提出了该领域值得进一步研究的几个关键问题.     

飞轮储能系统转子动力学理论与试验研究

对永磁－机械动压轴承混合支承式飞轮储能系统的转子动力学问题进行研究。在推导出系统各部件的动能、势能和耗散函数的基础上，运用拉格朗日方法建立飞轮转子支承系统的运动微分方程，并用状态向量法求解。基于这一理论方法，对正在研制的储能量为0．3kWh飞轮系统进行动力学数值仿真。建立了飞轮储能系统的试验装置，研制了用于上、下支承的新型油阻尼器，完成了飞轮转子动力学的试验研究。研究表明，飞轮系统能顺利地实现在0－48，000r/min工作转速范围内的稳定运转，且动力学理论仿真与试验结果一致性较好。     

非线性转子－轴承系统的分叉

用快速Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法［１］结合Ｆｌｏｑｕｅｔ理论和数值积分方法，对采用短轴承模型的刚性Ｊｅｆｃｏｔｔ转子系统在较宽的参数范围进行分叉研究。计算结果表明，系统存在倍周期和Ｈｏｐｆ分叉。根据Ｆｌｏｑｕｅｔ乘数，得到了分叉转迁集并分析了润滑油粘度的变化对系统Ｈｏｐｆ分叉的影响。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、时间历程、相图、轨迹图以及Ｐｏｉｎｃａｒé映射和频谱图。数值积分结果验证了所得分叉转迁集的正确性，同时直观地显示了系统的某些运动状态。分析结果为定性地控制转子的稳定运行状态提供了理论依据。     

转子动力学研究的现状及展望

本文分析了转子动力学的某些特点,说明了转子动力学与振动学科中其他分支学科的关系,分析了国际上转子动力学研究的现状与趋势,提出了对一些研究课题的展望,使读者对转子动力学的研究有一概括的了解。     

裂纹转子非线性振动实验研究

对轴中央含有横向裂纹的Jeffcott转子系统,在转子试验台上进行了非线性动力学特性的模拟实验.通过对比裂纹轴与完好轴在不同转速时的振动特征可以看出,裂纹轴的临界转速有明显降低,而且二阶和高阶频率成分在系统通过1/2临界转速时变得非常明显,在亚临界转速区,轴心轨迹出现明显的双环形结构.这些与理论分析的结果定性相符.     

转子—轴承—基础非线性动力学研究

在无限短转子－轴承的基础上，考虑基础在垂直方向的变形，通过分析油膜力，建立了转子－轴承－基础非线性动力学模型。当基础的刚度下降至一定值时，系统中存在内共振情形，结合现代非线性动力学理论和数值方法，研究了系统在临界点附近的复杂动力学行为。指出：当转速为２６７５ｒ／ｍｉｎ时，基础中会存在低幅值的调幅运动；当转速为３０００ｒ／ｍｉｎ时，基础中会存在高幅值的调幅运动，它远远超过了机组的允许振动幅值。本文的结果表明：基础的刚度与转子刚度之间产生内共振是机组出现异常振动的原因之一，在设计中应该避免这种情况