碰摩转子的非线性动力学特性研究

文中应用非线性动力学现代理论对建立的碰摩转子模型进行了研究，结果表明，转速变化时，系统具有拟周期，周期，混沌运动交替出现的现象，且在不同的混沌区吸引子表现为不同的形状，Poinare截面上的高维拟周期轨道表现出特殊的封闭形式。同时，还揭示了阻尼对系统复杂运动的抑制作用和非线性刚度使系统运动进一步复杂化等现象。这些现象对于准确诊断转子故障和进一步了解转子的非线性特征都有很大的参考价值。     

碰摩拉杆转子非线性动力学响应特性

对定点碰摩故障状态下拉杆转子的非线性动力学响应特性进行了研究.将轮盘之间的非线性接触特性等效为具有非线性抗弯刚度的弹簧,基于达朗贝尔原理建立了考虑轮盘之间非线性接触特性、非线性油膜力以及碰摩力作用的拉杆转子轴承系统运动方程,并采用数值积分方法对运动方程进行求解,分析了系统位移响应随轮盘的转速和碰摩刚度等参数变化的规律.结果表明:轮盘之间的非线性接触对系统位移响应特性影响较大;随着轮盘转速的升高,系统呈非线性特性;碰摩刚度是影响拉杆转子轴承系统运动状态的重要因素,若增大碰摩刚度,系统的运动状态将发生改变.     

基于非线性理论的碰摩转子动力学特性研究

以大型汽机转子的碰摩故障为研究对象,建立了单盘转子动力学模型。应用数值方法计算转速、偏心量、阻尼系数、摩擦系数和定子刚度等参数对碰摩转子系统的影响。利用分岔图、波形图、轴心轨迹图和poincare截面图等工具分析了系统在碰摩后的非线性响应,得到了系统在进入和离开混沌、拟周期的道路及对应的参数范围。     

碰摩转子系统的非线性动力学模型

基于故障诊断的迫切需要,在考虑到轴承膜力作用的同时,构造了碰摩转子系统的非线性动力学模型,为转子系统的故障诊断提供了理论依据。     

早期碰摩故障下转子进动信号变化规律的仿真分析

针对早期碰摩时转子振动特征与其它旋转机械常见故障(如不对中)特征相重复的问题,研究转子进动信号中蕴含的早期碰摩故障特征.建立了转子动力学模型并求解得到仿真转子振动信号,从中计算出4项转子进动信号(公转半径、径向运动速度、公转转速、公转加速度)并进行了分析.结果表明发生早期碰摩时,转子进动信号的波动幅度会急剧加大,其中公转加速度信号会在碰摩点处发生瞬间剧烈波动,可用来指示碰摩部位;频谱中高阶倍频成分大大增加,大部分情况下高阶倍频代替转频成为主要成分.这些特征与正常状况有显著区别,可望用于碰摩故障的诊断.     

非线性弹性转子系统碰摩的动态特性

在同时考虑轴承油膜力、转轴非线性弹性力和碰摩发生时转静件问的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上，构造了具有碰摩故障转子一轴承系统的动力学模型，对系统在运行过程中的非线性行为进行了数值仿真分析，发现在亚临界转速区，系统响应主要以周期运动为主，在半倍临界转速附近有短暂的混沌运动。在临界转速区，系统响应为周期运动，振幅相应增大。在超临界转速区，系统响应以混沌、周期分频和拟周期为主要运动形式。不同的速度影响因数对系统的响应也具有一定的影响。该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了一定的参考。     

碰摩转子轴心运动加速度信号的仿真分析

针对早期碰摩时转子振动特征与其它旋转机械常见故障特征相重复的问题,研究转子轴心运动加速度信号中蕴含的早期碰摩故障特征。建立了转子动力学模型并求解得到仿真转子振动信号,从中计算出转子轴心运动加速度信号并进行了分析。结果表明发生早期碰摩时,转子轴心加速度信号会在碰摩点处发生瞬间剧烈波动,可用来指示碰摩故障及部位,故障特征远比轴心振动位移信号和轴心轨迹图明显,可望用于早期碰摩故障的诊断。     

碰摩转子系统动力学特性的实验研究

针对旋转机械常见的碰摩故障,在不同的转子系统结构以及不同的不平衡量的3种条件下对系统的动力学特性进行了实验研究,发现了转子系统当发生碰摩时其运动轨迹有明显的碰撞折返特点、振动波形有明显的削波现象、振动频谱中既包含工频,也有明显的高频谐波分量。这些特征可为准确诊断转子系统的碰摩故障提供依据。     

碰摩转子的截面应力增长规律分析

应用有限差分法数值计算得到了碰摩转子挠曲振型和截面弯矩分布的变化，直观地揭示了碰摩过程中轴截面应力的增长规律，初步对一些汽轮机重大事故中转轴出多个断口的成因做了解释。     

非线性油膜力下裂纹-碰摩故障转子动力学分析

在考虑裂纹轴时变刚度、碰摩力和非线性油膜力的基础上,建立了裂纹-碰摩双故障转子-轴承系统的非线性动力学模型,采用数值积分方法对其进行求解,结合分岔图、poincaré截面图、轴心轨迹图和最大Lyapunov指数(LLE)曲线图,从定性和定量的角度分析了无量纲裂纹深度和转速对系统响应、稳定性及碰摩力的影响.结果表明:该类转子-轴承系统出现了p-2、p-4、p-8、拟周期和混沌等丰富的非线性运动;随着无量纲裂纹深度的增加,系统首次分岔点转速提高,进入拟周期和混沌等运动的临界转速提前;在高速区间,随着无量纲裂纹深度的增加,系统响应由拟周期运动演变为混沌和多周期运动交替出现;在不同转速阶段,裂纹的加深对碰摩力的影响不同,在高速区间的影响更为明显.     

汽轮机转子热应力有限元计算隔离体模型精度研究

有限元计算汽轮机转子热应力时,计算速度和精度受到计算机性能和网格密度的限制。采用合理的隔离体模型对加快计算速度与保证计算精度有重要意义。利用某型1 000MW汽轮机高压转子模型,计算了整体转子模型及不同隔离体模型在机组启动工况下的热应力,探讨了隔离体模型选取的可行性。计算结果表明,合适的隔离体模型完全可以代替整体转子模型进行热应力计算。采用隔离体模型省去对汽轮机各级蒸汽参数的计算,仅需计算隔离体所包含的前几级蒸汽参数,且计算过程中大大简化了边界条件的输入,在保证结果精度的前提下,提高了计算效率。     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

基于摄动响应面法的汽轮机转子随机响应特性及灵敏度分析

为了满足汽轮机转子高可靠性设计的需求,将响应面法和摄动随机有限元相结合,考虑转子几何参数、材料参数和载荷参数的随机性,首先采用中心指数设计进行抽样,利用步进回归分析技术确定结构的响应面近似函数,然后利用摄动法推导出结构随机响应的各阶中心矩表达式,最后计算出转子随机响应变量的各阶中心矩及其相对于各随机输入变量的灵敏度。计算结果表明,对转子的最大变形影响最大的是弹性模量,其次是转子密度和转速的影响,而轴长对其的影响可忽略不计;对转子的最大应力影响最大的是转子密度,其次是转速的影响,而轴长对其的影响可忽略不计。     

考虑流体作用的转子动力学有限元模型

在不考虑流体作用的转子动力学有限元模型的基础之上,利用流固耦合分析导出的薄圆盘和圆柱体单独在流体中分别作平移和转角振动时受到的流体阻力公式,建立组成转子的圆盘和轴段在流体中的单元运动方程,把作用在转子上的流体力整合到系统整体运动方程中,得到了考虑流体作用的转子动力学有限元模型,即FRDFEM模型。然后用FORTRAN语言编制了考虑流固耦合的大型复杂转子系统动力学分析的有限元计算机程序———RSDA。最后用该计算机程序对某实际涡轮泵转子系统进行了动力学分析。图3表1参19     

基于有限元分析的汽轮机转子低周疲劳损耗研究

采用有限元法建立了基于某电厂汽轮机转子温度场和热应力场的数学模型。在对汽轮机的冷态启动、温态启动、热态启动以及滑参数停机4个工况下的瞬态温度场以及热应力场进行模拟分析基础上,确定转子最大热应力点作为监测点,对监测部位的温度与热应力进行了疲劳损耗仿真计算。根据最小二乘法获得转子钢材料的疲劳特性曲线,利用MATLAB进行多项式拟合,获得转子应变与疲劳寿命损耗的函数关系式,求得汽轮机转子启停下的低周疲劳寿命。研究结果表明:该机组累积十年运行条件下形成的疲劳损耗为2. 506%。机组冷态启动过程中,转子承受最大温差与热应力,最大热应力值445 MPa;当温升率由3℃/min提高到4℃/min时,转子的低周疲劳寿命损耗由0. 040%上升到0. 103%,寿命损耗明显增大。     

基于有限元技术的大型汽轮机转子寿命评估系统

结合机械结构寿命评价理论和数值分析方法,对基于有限元的大型汽轮机转子寿命评估系统进行研究。采用归一化方法对复杂的转子实际换热边界条件进行处理;依据转子的运行历史数据和结构几何参数自动生成传热学、力学边界条件,利用Delaunay非结构化自动剖分算法对几何模型进行网格剖分,将载荷谱处理和损伤累积无缝嵌入有限元分析过程。在此基础上,形成了基于复杂数值方法的转子寿命评价集成化系统,该系统具备了转子稳态、瞬态温度场、应力场和应变场分析及损伤和寿命评估功能,能直观显示转子损伤场分布及其演变,克服了传统方法中一些难以处理的技术障碍。     

基于有限元和多体动力学的柴油机曲轴强度与应力分析

以某12V柴油机曲轴为研究对象,利用非线性多体动力学与三维实体有限元法对其进行强度分析。首先建立曲轴等部件的三维实体有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,导入多体动力学分析软件后添加连接单元,建立轴系非线性多体动力学模型;然后将多体动力学分析结果恢复到曲轴三维实体有限元模型,进行一个工作循环下的曲轴动应力分析;最后...     

透平机械转子组装件有限元接触强度计算

根据组装件与整体件的不同,分析了组装件在高速旋转下的零件变形或加工误差,造成接触面不完全接触及受力不均,导致实际与理想状态下的应力分布较大差异,尤其在应力集中处,有时会影响零件强度的安全性判断。计算反映了运行状态的实际情况,并经多次工程应用均安全可靠。     

有限单元法在风电机组基础设计中的应用分析

本文将国外主流计算方法-有限单元法引入风电机组基础设计阶段,在中节能某项目采用ANSYS计算,同规范计算进行对比分析。通过有限元技术对基础的精确受力模拟进行基础整体变形分析以及应力分析,并通过基本力学原理获得截面力,以进行配筋和设计校核。     

一种炉盖提升机构的有限元分析

利用有限元分析技术手段,对一种炉盖提升机构进行结构的强度分析,目的在于保证设备的可靠性,为设计提供指导,降低设备的建造和运行成本。