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。     

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。     

转子裂纹在线监测的有限元分析

及早发现裂纹对防止事故的发生,减少经济损失是非常有意义的.大型转子设备,不易拆卸,很少停机,对于裂纹的出现不容易及时发现.本文阐述一种根据断裂力学理论,采用有限元分析法,对核电站冷却剂泵主轴进行裂纹在线监测的方法.     

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。     

裂纹转子的重力响应模拟

基于JEFFCOT裂纹转子的模型，分析其重力响应，并给出了裂纹振动响应的模拟结果，可供裂纹在线诊断参考。     

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.     

基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法.构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元,高精度求解裂纹转子前三阶固有频率,获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面.然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入,利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度.数值仿真和试验研究结果表明,该方法鲁棒性强,单元数量少,辨识精度和效率高,为转子系统裂纹定量识别提供了新方法.     

基于转子实验台的典型故障信号模拟与分析

介绍了一种通过转子实验台模拟转子不平衡和摩擦两种故障来获取该典型故障信号的方法,并对信号的产生进行了机理分析,给出了典型信号在正常和故障两种不同情况下的时域和频域分析图。将实验结果与理论分析相结合,验证了旋转机械两种典型振动故障的识别特征,丰富了故障档案。     

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。     

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。     

汽车B柱Rollforming成型的有限元仿真

在汽车车体构件制造中的辊弯成型工艺应用项目研究中,利用大型非线性有限元分析软件MSC.Marc研究了汽车B柱变截面辊弯成型仿真的有限元建模方法,主要包括板料模型和成型辊模型的建立、单元选择、边界条件、各种参数的设置及成型辊的速度加载等内容,然后采用刚性轧辊沿板料长度方向平动的方式对板料成型过程进行仿真模拟,分析了板料在...     

螺杆空压机转子橡胶涂层厚度有限元分析

转子不同厚度的橡胶涂层对螺杆空压机气密性和转子碰磨问题有很大影响,针对这一问题,对不同厚度橡胶涂层转子在正常工作中产生的等效应力和应变进行了研究。以某型号1立方空压机阴、阳转子为例,首先,在不改变转子几何尺寸的前提下,采用SolidWorks软件分别建立了厚度范围在0.5 mm～2.1 mm、间隔为0.1 mm的17种有橡胶涂层的阴、阳转子模型;然后,利用MATLAB软件编写了程序,并计算了空压机正常工作时转子所受的内力矩;最后,采用ANSYS显示动力学模块,对有不同厚度的橡胶涂层转子分别进行了有限元分析,得到了等效应力和等效弹性应变数据,并对其进行了对比分析。研究结果表明：在综合考虑应力、应变和齿顶间隙等因素后,对螺杆空压机转子橡胶涂层为0.8 mm时符合要求,且此时空压机气密性能优异;该结果可以为螺杆空压机的性能、气密性和效率的提高提供新的方法。     

5400型传动轴组件有限元分析

利用有限元法首次对5400型传动轴组件进行了强度分析。运用非线性分析软件Abaqus建立了结构的有限元模型,通过分析计算获得了在最大传递扭矩工况下各构件的应力水平与分布,计算结果对传动轴组件结构的改进设计提供了参考。     

Condition monitoring of cracked rotors through transient response

In the present study a simple Laval rotor with a transverse crack is considered. The analysis assumes that the vibrations remain small in comparison to the sag of the rotor under its own weight. If a cracked shaft rotates slowly under the load of its own weight, then the crack will open and close once per revolution, i.e. it breathes. Considering a simple hinge model which is a very good model for small cracks with the breathing action of crack, the transient vibration response of a cracked rotor passing through its critical speed is analysed, as an attempt for crack detection and monitoring. Effects of different factors such as crack depth, unbalance eccentricity with phase and acceleration influencing vibration are investigated.     

非回转对称拉深成形的有限元模拟

阐述钣料拉深成形有限元模拟的基本理论及关键技术,对非回转对称拉深成形的典型零件—矩形盒进行了成形模拟,分析其材料流动规律和应力应变状态,并着重分析钣坯形状对矩形盒成形性的影响     

筒形件强力旋压有限元模拟研究

筒形件强力旋压是一种连续的局部复杂变形过程。采用动态显式有限元程序LS-DY-NA3D对筒形件强力旋压进行了三维有限元模拟,对有限元建模关键问题进行了研究,通过试验验证了有限元模型的合理性。以旋压力和最大等效应力为研究对象,研究了工艺参数和模型参数对模拟结果的影响。模拟结果和实验结果具有较好的一致性。     

铰链式高冲击微加速度传感器封装的有限元模拟

给出了一种新型铰链式高冲击微加速度传感器实际封装结构的有限元模拟分析。首先分析了封装前铰链式加速度传感器的振型,然后分析了封装结构在无灌封和五种不同灌封材料下的前十阶模态频率特性。灌封胶弹性模量对封装后加速度传感器整体结构的振动模态有一定的影响,封装结构同一振型的模态频率随着灌封胶弹性模量的增大而增大,但是灌封胶弹性模量很小时(E≤1 GPa)会导致加速度传感器信号失真。模拟结果表明,可以选择弹性模量足够高的材料(E>9 GPa)作为高冲击加速度传感器的灌封材料。     

Finite element simulation and experimental research on electric hot machining

Electric hot machining (EHM) can improve cutting performance through heating resistance, which softens the material in the deformation zone. In this study, an empirical formula for heating resistance is presented, and its variance with the orthogonal regression experiments is analyzed. The results show that heating resistance increases with cutting speed and heat current but decreases as feed rate and cutting depth increase. Feed rate has the greatest influence on heating resistance. Furthermore, an empirical formula with finite element simulation (FES) is constructed to describe the temperature increase triggered by Joule heating of the heating resistance. Both three-dimensional (3D) FES and experimental verification of the cutting force and the temperature field during the EHM process are conducted, combined with a 3D cutting model and an Umbrello constitutive relation. The results show that a lower cutting force can be achieved when the heating current is greater than or equal to 160 A. The chip in the deformation zone has the highest temperature, and the optimal heating current for optimal cutting temperature is 168 to 190 A.     

Finite element simulation of the squaring circular tube

The squaring tube process is examined by an incremental elasto-plastic finite-element method based on an updated Lagrangian formulation in which a sliding-sticking friction mode is specifically considered. The high nonlinearity of the process due to the geometric changes, the inelastic constitutive behavior, and the deformation-dependent boundary conditions are taken into account in an incremental manner. A static explicit approach to the solution is applied, the tangent stiffness matrix equation is solved without iteration and a weighting factor r_min is employed to limit the step size to linear relation. The simulated geometries of squaring clearly demonstrate the processes of square tube until unloading. The formation of squaring defects both collapse and asymmetry are reported in a theoretical manner. Accordingly, the effects of various parameters of the process, such as geometric ratio R/t, strain hardening exponent n, and the friction coefficient , on the occurrence of collapse (collapse ratio C/t) and on the extent of asymmetry (deviation ratio C1/C2) for the squaring process are discussed and interpreted in simulation. Mainly it is expected that formation of a square tube for industrial use that does not collapse will be found during the design stage, before trials begin. The present work may be expected to improve the understanding of the formation of the square tube .     

连续 ECAP 大应变的数值模拟研究

基于刚塑性有限元理论,采用有限元软件DEFORM-3D对5052铝合金连续ECAP(Equal Channel Angular Pressing)大应变成形过程进行了三维数值模拟研究,研究了工件的变形过程以及应变均匀性,温度的分布规律。模拟结果表明,金属变形剧烈部位主要集中模具的拐角区域,该区域的等效应变呈层状分布,而且变化梯度较大并且温度最高。模拟结果对实际生产具有很好的指导作用。