含横向裂纹简单转子刚度的计算

以两端简支的 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子为对象,运用断裂力学和材料力学理论推导出含横向弓形裂纹的转子刚度计算公式,并在此基础上研究裂纹位置、裂纹深度和轴细长比 Ｒ／ Ｌ等参数对转子刚度的影响。计算结果表明,裂纹位置距转子中心越近、裂纹深度越深,转子的刚度就越小;转轴细长比越大,裂纹对转子刚度的影响就越大;当裂纹较浅时,可忽略平行于裂纹方向的刚度变化,而当裂纹较深时,应同时考虑与裂纹平行和垂直方向上的刚度变化。     

斜裂纹对电机轴刚度弱化的影响分析

运用断裂力学理论,推导了任意倾角下沿主坐标轴方向的轴向力、弯扭等6个载荷共同作用的斜裂纹轴刚度计算公式,研究了在全开的静态下,斜裂纹深度比、轴细长比和裂纹倾角等参数对轴刚度的影响。计算结果:斜裂纹的刚度随裂纹倾角的增加而减小;而斜裂纹的刚度随细长比的增加而减小;当裂纹深度较小时,刚度变化缓慢;但当裂纹深度大于轴半径一半时,裂纹轴全部载荷作用的影响都要考虑,同时要计算裂纹轴的部分耦合刚度,所产生的耦合振动会影响转子的动力学性能。     

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。     

裂纹转子的刚度模型

对于转子轴来说,裂纹的存在主要影响转轴的刚度,进一步影响转子的动力特性.对裂纹转子系统中现有的几种刚度模型进行简略的总结后,提出两种新的确定刚度的方法.新提出的两种方法与现有刚度模型的原理不同,确定的裂纹张开区域不同,从而得到的刚度也不相同.通过与试验曲线的比较发现,新提出的应力强度因子为零法能更好地反映裂纹转子的刚度变化.     

含裂纹转子的振动特性计算用于裂纹在线检测的研究

本文研究含裂纹转子的振动特性。文章首先根据裂纹结构的应力强度因子，得到含裂纹单元体的刚度矩阵，进而得到裂纹转子的整体刚度矩阵和质量矩阵，列写出裂纹转子的运动微分方程，导出裂纹引起转子系统刚度变化与系统振动特性参数变化间的关系，从而可由实时在线测得的振动参数判断裂纹的位置。通过对模拟转子的计算和实测，表明本文提出的方法是一种可用于大型旋转机械转子轴裂纹在线检测的极为有效的方法．     

基于极坐标圆的裂纹转子的振动分析

基于简单铰链裂纹模型,建立含初始弯曲裂纹转子的动力学模型,将裂纹、质量偏心、初始弯曲转化为外部激励,经量纲一化转换可应用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下的裂纹转子的振动特性分析中.利用欧拉方程进行解析求解,对比分析无初始弯曲裂纹转子与含初始弯曲裂纹转子频率成分的差异,研究含初始弯曲裂纹转子的亚临界共振特性.定义一种适用于裂纹转子动力学分析的极坐标圆,可全面反映出振动响应幅值的变化关系;数值仿真计算得到不同参数下的极坐标圆,讨论刚度变化、质量偏心与质量偏心角、初始弯曲与初始弯曲角的影响,可为系统优化或抑制振动提供依据;相应的轴心轨迹与频谱分析验证极坐标圆的有效性和可行性.     

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。     

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。     

含横向裂纹转子的瞬态振动

应用裂纹开闭条件由转子开裂轴段位移确定的刚度模型,借助摄动法,建立了含横向疲劳裂纹转子过临界转速瞬态振动的一阶近似微分方程。并通过数值积分,得到了这类非定常振动的近似解及其特性,进而讨论了有关因素的影响。     

用有限元半解析法计算复杂转子的临界转速问题

计算转子的临界转速问题是设计大型回转机器的重要问题。现在都习惯于采用 Prohl 法(或传递矩阵法)进行电算。当采用此法时,需要将转子离散为有限个轴段,对每个轴段看成一根没有质量的等直梁,而把质量集中在轴段的两端。各轴段的弯曲刚度 EI 是按照梁的理论进行计算的。但是在有的转子上分布有很多园盘,园盘对轴的刚度有影响,梁的理论     

基于欧拉梁单元模型的裂纹转子变刚度特性分析

裂纹转子旋转过程中,由于裂纹的非线性开/合行为导致转子刚度的变化,进而导致转子复杂的非线性振动。文章研究存在横向表面裂纹转子的纵-弯-扭耦合振动建模,并对裂纹引发的转子变刚度特性进行综合分析。转子建模采用欧拉梁单元模型,并考虑了轴向力、截面剪力、弯矩以及扭矩作用下转子运动的六个方向的自由度。裂纹单元的刚度矩阵采用柔度系数法导出,而柔度系数则由应变能理论求得。在此基础上,对一些影响裂纹转子刚度变化的主要因素如裂纹深度,梁单元长度等进行了数值分析。所得研究结果,有助于理解和揭示具有横向表面裂纹转子的非线性振动响应特性。     

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。     

裂纹故障对盘式拉杆组合转子系统应力重组的影响研究

在含裂纹一般整体转子研究中，难以有效反映裂纹尖端奇异效应及其三维形态特征，同时一维方法难以反映复杂组合转子系统的裂纹故障应力影响范围、系统应力重组情况及对系统整体初始形态的影响。针对上述一些问题，以典型三盘拉杆组合转子系统为例，研究了三维裂纹故障对复杂拉杆组合转子系统应力重组及整体弯曲形态的影响，并进行了实验验证。首先，基于三维有限元方法，采用三维等参奇异裂纹有限元建模技术和三维有限软件，建立了三维裂纹子模型及系统有限元模型；然后，采用有限元仿真技术，分析了裂纹及其深度变化对此类组合转子系统的应力分布重组及整体弯曲特性的影响；最后，采用实验方法，验证了裂纹对此类系统整体初始弯曲特性的影响情况。研究结果表明：盘式拉杆组合转子系统裂纹故障的产生会使得裂纹位置区域局部柔性增强，系统的主要界面及系统应力分布发生变化且重组，系统应力分配不均匀，且呈现不对称性，转子整体弯曲形态发生变化；在裂纹深度较浅(0.5 mm)时，裂纹诱发的转子附加弯曲效应并不明显；随着裂纹深度的增加，系统应力分布重组和附加弯曲越趋于严峻，当裂纹深度较深(1.5 mm或2.5 mm)时，裂纹诱发的转子附加弯曲效应较为突出。该...     

裂纹耦合双转子响应的非线性时间序列分析

建立了裂纹耦合双转子系统的动力学方程,分析了含有裂纹、支承在挤压油膜阻尼器上耦合双转子的复杂运动。采用非线性时间序列方法,对不同裂纹时系统的响应进行分析,估算了其最大Lyapunov指数和关联维数。结果表明,裂纹使轴的刚度下降到一定程度后,其响应由拟周期到周期运动,最后失稳。关联维数和Lyapunov指数相结合能为判断因裂纹变化引起的系统运动状态改变提供一种辅助方法。     

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。     

基于分段啮合刚度的双圆弧斜齿轮转子系统的振动响应分析

以双圆弧斜齿轮平行轴转子系统为研究对象,结合其啮合过程的变形特点,导出了其动能和势能的计算公式,根据拉格朗日方程建立了齿轮啮合的动力学模型;根据转子系统齿轮多点和多齿的啮合特点,采用分段式的方法计算其啮合刚度,将其与动力学模型相结合,采用有限元法,求解平行轴转子的弯曲振动和弯扭耦合振动特征值,并分析了系统在不平衡力作用下随激振频率变化的振动响应曲线.研究表明,采用分段式计算啮合刚度的方法来分析双圆弧齿轮是可行的,以此为根据求解的响应曲线符合转子动力学的振动规律,可为双圆弧齿轮平行轴转子系统的动力学分析提供理论基础.     

裂纹转子的动平衡研究

转子上裂纹的出现使转子的刚度发生变化,给裂纹转子的动平衡带来新问题。本文通过数值仿真分析,对裂纹方位角对转子系统响应的影响进行了分析。分析结果表明,在不平衡的大小和位置不变的情况下,转子的同频响应随裂纹方位角的变化而变化,使得裂纹转子的平衡变得非常困难。     

基于高阶谱分析的转子裂纹的诊断

研究了基于高阶谱特性的转子裂纹的诊断 ,分析和实验表明无裂纹轴和有裂纹轴的高阶谱具有显著的差别 ,不同的裂纹深度、位置的转子裂纹的高阶谱 (主要是三阶谱 )也有较大的差别 ,利用高阶谱对转子裂纹的诊断具有良好的应用前景     

裂纹转子的动平衡研究

转子上裂纹的出现使转子的刚度发生变化,给裂纹转子的动平衡带来新问题.本文通过数值仿真分析,对裂纹方位角对转子系统响应的影响进行了分析.分析结果表明,在不平衡的大小和位置不变的情况下,转子的同频响应随裂纹方位角的变化而变化,使得裂纹转子的平衡变得非常困难.     

重力对具有初弯和不对称刚度机动转子特性的影响

建立在机动飞行器内具有初始弯曲和不对称刚度的单盘转子的动力学模型 ,研究重力方向与转子轴间夹角变化对等速运行转子幅频特性曲线和等变速运行转子瞬态响应的影响。结果表明 :( 1)重力方向与转子轴间夹角变化将导致等速运行转子的幅频特性曲线发生变化 ,振幅差别明显 ,特别是在临界转速之前振幅区别较大。如果其他转子参数相同 ,当重力方向与转子轴间夹角从 0°～ 36 0°变化时 ,部分夹角对应的振幅曲线会重合。 ( 2 )如果重力方向与转子轴间夹角变化 ,则等变速运行转子的瞬态响应振幅也明显不同 ,特别是等变速初期的振幅差别很大。不同夹角所对应的响应曲线可能在临界附近及之后重合。 ( 3)当初始弯曲方向与不平衡方向夹角大到一定程度时 ,等速转子的幅频曲线或等变速转子的瞬态响应曲线的走势发生根本的变化。随着转速的升高或降低 ,转子振幅可能会下降然后再上升 ,或者在临界前保持不变 ,之后则振荡并衰减。 ( 4 )初始弯曲值的大小对转子振幅曲线趋势变化影响很大 ,而重力参数的变化只影响振幅的大小 ,而不影响幅频曲线的趋势。由上述结论可以得到一种新的诊断初始弯曲及判断初始弯曲方向与不平衡夹角大小的方法