轴承转子系统分析的小波有限元法

提出了一种用于轴承转子系统分析的区间B样条小波有限元方法.构造考虑剪切变形的Rayleigh-Timo-shenko区间B样条小波转轴单元,该单元每个节点具有4个自由度,即:2个平动和2个转动,分别表示横向弯曲和转动位移.该单元可以解决传统Timshenko转轴单元在分析柔性转子系统时,存在的剪切锁死现象.建立轴承转子系统小波有限元模型,考虑陀螺效应、截面转动惯量、材料迟滞和粘性阻尼、轴承的交叉刚度与交叉阻尼的影响.实验研究表明了该单元的实际应用效果,数值算例进一步验证了小波有限元法良好的性能,为工程中复杂柔性和短粗转子系统动力学分析提供了新方法.     

针对柔性转子系统的电磁轴承支承刚度阻尼参数识别

为了用传统转子动力学的理论和方法分析支承在电磁轴承上的转子系统动力特性,电磁轴承支承的等效刚度和等效阻尼是必须获知的重要参数。已有研究提出的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方法大多都是建立在单自由度模型或刚性转子模型上的。针对支承在电磁轴承上的柔性转子系统,提出了其等效刚度和等效阻尼参数的识别方法。首先,设计了静态力和动态力两种自由度凝聚方法,把柔性转子有限元模型凝聚到所需要的自由度,减少了模型中未知数的数量,并提取凝聚后转子模型中的激励与响应关系;然后建立电磁轴承激励和加配重激励两种情况下的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方程;最后,通过一个电磁轴承-柔性转子系统算例验证了识别方法的有效性。算例分析了由于柔性转子振动相位的变化和增加识别方程主自由度数量对识别精度和效果的影响。     

含有整体刚体位移杆件系统的几何非线性分析

许多杆件系统中,结构和机构共同存在.应用现有有限元理论很难分析这些杆件系统的几何非线性效应.该文引入多组坐标:总体坐标系、物体坐标系、单元坐标系、节点坐标系和截面坐标系,介绍了一种含刚体位移杆件系统几何非线性效应的共转坐标方法.该文假设梁单元交叉节点为刚性连接,即:节点坐标系和截面坐标系之间的坐标转换矩阵始终不变,明确...     

刚度与阻尼突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变刚度和突变阻尼特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了刚度和阻尼突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了突变前后稳态振幅之间的关系及突变对轴心最大位移的影响,定义了刚度和阻尼突变后的暂态过程时间而且确定了碰摩参数区域.结论表明,刚度和阻尼突变会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在刚度和阻尼突减的情况下发生碰摩故障的可能性较大,暂态过程时间随着突变刚度比和突变阻尼比的增大而减小,碰摩参数区域随着刚度和阻尼突减幅度及质量偏心距的增大而增加等.     

柔性联轴节在减小转子系统扭转冲击运动中的作用

通过对大型振动磨机运动特性的研究分析,把其旋转系统简化为由两个柔性联轴节连接的三转子系统.建立了柔性连接的三转子系统在冲击转矩作用下的运动方程,对方程求解得到了柔性连接转子系统的扭转冲击响应.通过对冲击响应随柔性联轴节扭转刚度和阻尼变化规律的讨论分析,发现减小柔性联轴节的扭转刚度和增大柔性联轴节的阻尼,可以减小转子系统的扭转冲击响应.     

非对称转子系统有限单元法动力学建模

采用Timoshenko连续梁模型整合柔性轴段受剪切变形和轴向载荷的作用.除质量不平衡外,轮盘偏斜也会引起高速柔性轴转子系统的大振动.作为一种改进的转子动力学分析方法,给出了受不平衡质量和偏斜轮盘同时激励下的运动方程.由Lagrange方程推导出单元运动方程.不同单元矩阵通过一种特殊的方式组合成转子系统质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵.     

多跨转子系统流体引发自激振动稳定性分析

以实际压缩机组多跨转子系统为研究对象,针对由间隙气流激振力引起的失稳问题,进行Alford力作用下多跨转子系统的动力学及稳定性分析。针对该类模型自由度多的特点,采用固定界面模态综合法降维措施与Newmark-β法相结合,提高了求解效率。研究交叉刚度、工作转速等对转子涡动的影响,以及多跨转子系统中Alford力的传递作用;通过以时间历程曲线为稳定性判据,进行不同交叉刚度、阻尼、刚度系数下的稳定性分析。结果表明,交叉刚度的增大会加重转子涡动,降低系统的稳定性;系统阻尼和刚度的增大可提高稳定性;失稳交叉刚度与支承的交叉刚度存在一定关系,当其大于支承最小交叉刚度且接近支承最大交叉刚度时,系统容易失稳。     

两自由度系统气弹响应特性研究

基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)离散时间气动模型,计算了有无结构阻尼的薄平板在均匀流中分别受单自由度或两自由度(同时)初始位移激励下的系统气弹响应,分析了气弹位移及气动力时程特征及相互关系。研究表明:任意一个自由度的激励将激发起系统两个自由度方向的振动;低折算风速下,气动耦合项作用很小,气动力能对气弹系统产生气动正阻尼作用,且产生的竖弯气动阻尼大于扭转气动阻尼。研究还表明:系统任意一个自由度方向的气弹位移响应,以及升力或扭矩时程均有系统两个振动模态参与。气弹系统以某一系统频率发生的振动,是一个自由度方向的主运动和另一个自由度方向的耦合运动以一定的参与程度组合形成的牵连运动。     

一个适合于复合材料层合板分析的应力杂交单元

本文根据修正的余能变分原理构造了一个适合于复合材料层合板特点的三角形单元。此单元能够考虑横向剪切变形的影响和局部扭曲效应。三角形单元的三个顶点取为节点,每个节点具有5个自由度,三个位移自由度,二个转角自由度。文中用此单元计算了几种层合板的固有频率,并将结果与解析解进行了比较。计算表明,此单元计算精度较高,应用方便。     

柔性联接对提高转子系统运动稳定性的作用

以柔性联接的两转子系统为研究对象,通过对其在冲击转矩作用下,旋转系统非线性运动方程的建立、求解,得到了转子冲击扭转振动响应的解析解.经过对转子冲击角加速度随线性刚度、阻尼和非线性刚度变化规律的仿真计算发现在相同初始条件下,冲击角加速度随柔性连接器阻尼的增大而减小;随柔性连接器扭转刚度的减小而减小;随柔性连接器硬非线性刚度的增大而增大,随柔性连接器软非线性刚度的增大而减小.说明可以通过调节柔性联接器的刚度和阻尼,提高旋转系统运动的稳定性.