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-碰摩耦合故障转子系统时频特性分析

分析了无故障转子系统、裂纹故障转子系统、裂纹-碰摩故障转子系统的起机过程时域特性，并结合小波等高图分析其时域、频域特性。理论结果显示，裂纹-碰摩故障转子系统既保留了裂纹故障的高频分量特征，又保留了碰摩故障的低频成分特征，升速时域曲线出现波动。通过实验验证了理论结果。研究表明，通过启机过程的时域波形结合小波等高图，可以诊断转子系统的裂纹-碰摩耦合故障。     

基于非线性输出频率响应函数的裂纹故障诊断方法研究

将非线性输出频率响应函数(nonlinear output frequency response function,NOFRF)引用到裂纹转子的故障诊断中,提出基于NOFRF的转子裂纹的故障诊断方法。该方法通过辨识不同位置、不同深度的裂纹转子的NOFRF值,对裂纹故障进行诊断,得到一些有价值的结论。实验结果表明,系统各阶NOFRF值对转子裂纹不同位置和深度的变化相当敏感,可有效辨识裂纹故障的严重程度。     

基于非线性输出频率响应函数的斜裂纹转子故障诊断方法研究

以斜裂纹为研究对象,将非线性输出频率响应函数(Nonlinear output frequency response function,NOFRF)应用到含有斜裂纹转子系统的故障诊断中。对比分析了斜裂纹不同倾角,不同裂纹深度和不同裂纹位置下的NOFRF值的变化情况,得到了具有一定价值的结论。实验结果表明,系统的NOFRF值对裂纹的不同倾角、裂纹的不同位置和裂纹深度的变化相当的敏感。因此,根据系统的NOFRF值的变化情况,可以有效监测转子系统中的斜裂纹故障。     

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...     

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．     

故障柔性转子系统的动态特性分析

针对某装甲车辆动力传动系统的主轴在行驶过程中极易出现故障的问题,以机械故障综合模拟实验台为研究对象,建立了其正常转子、裂纹转子以及弯曲转子的三维实体模型,运用ANSYS、ADAMS动力学仿真软件对转子系统进行了动力学仿真,得到了正常转子在刚体和柔性体状态下的位移响应曲线和碰撞力响应曲线,在此基础上,对裂纹转子和弯曲转子在柔性体状态下进行了仿真,得到了相应故障状态下的时频响应曲线,直观地揭示了柔性转子系统的动态特性,仿真和实验结果表明,在柔性转子系统中,转子中心振动位移变大,系统碰撞力降低;转子发生裂纹或弯曲故障时,振动强度会增大,这为后续装甲车辆传动系统主轴故障诊断提供一定的理论指导。     

单盘含裂纹转子系统的非线性响应分析与实验研究

建立含裂纹Jeffcott转子的动力学运动方程。针对裂纹深度对转子系统动态响应的影响及转子盘摆振响应的特点进行仿真计算和试验研究。数值仿真表明，对于较浅的裂纹，系统响应为周期性运动，在某些转速下会出现倍周期运动，同时还出现各种倍频分量。此时的摆振运动常包含激振频率的倍频成分。当裂纹较深时，盘的摆振运动与横向振动都会出现各种非协调响应。试验结果表明，当轴上存在裂纹时，盘的横向振动响应和摆振响应中都会出现高次谐波分量，这些分量虽然从频率成分上讲是相同的，但各分量的大小有明显差异。这些结论对于转子裂纹故障的监测与诊断具有新的意义。     

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。     

非线性裂纹转子密封系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的密封中的气流激振力将显著增大。本文针对裂纹转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在密封中的气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的裂纹转子运动特性,并着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对裂纹转子运动特性的影响。研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,密封中的气流激振力对裂纹转子的周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,故可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性,这为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。     

转子开闭裂纹的计算机仿真与特性分析

基于所建立的开闭裂纹转子系统的非线性动力学模型，对转子裂纹在不同激励参数下的开闭状态进行计算机仿真研究，通过轨道图和频谱图对裂纹产生的机理和特征进行分析，并将仿真结果与理论计算结果进行对比。结果表明，对裂纹开闭状态的预测是正确的，同时转子出现裂纹时显示出特殊的动力学特性，其结果可用于旋转机械的故障诊断。     

考虑轴承间隙时裂纹转子的故障状态及仿真分析

基于所建立的开闭裂纹转子的动力学模型,并考虑到轴承间隙这一非线性因素,对转子在不同激励参数下的裂纹开闭和间隙力存在条件进行了预测,并对转子运行轨道和频谱响应进行了动态仿真分析,结果表明,对裂纹开闭和间隙力存在条件的预测是正确的,同时转子出现裂纹和间隙力时显示出特殊的动力学特性。     

Dynamic Characteristics of Rotor System with a Slant Crack Based on Fractional Damping

The traditional modeling method of rotor system with a slant crack considers only integer-order calculus.However,the model of rotor system based on integer-order calculus can merely describe local characteristics,not historical dependent process.The occur of fractional order calculus just makes up for the deficiency in integer-order calculus.Therefore,a new dynamic model with a slant crack based on fractional damping is proposed.Here,the stiffness of rotor system with a slant crack is solved by zero stress intensity factor method.The proposed model is simulated by Runge-Kutta method and continued fraction Euler method.The influence of the fractional order,rotating speed,and crack depth on the dynamic characteristics of rotor system is discussed.The simulation results show that the ampli-tude of torsional excitation frequency increases significantly with the increase of the fractional order.With the increase of the rotating speed,the amplitude of first harmonic component becomes gradually larger,the amplitude of the second harmonic becomes smaller,while the amplitude of the other frequency components is almost invariant.The shaft orbit changes gradually from an internal 8-type shape to an ellipse-type shape without overlapping.With the increase of the slant crack depth,the amplitude of the transverse response frequency in the rotor system with a slant crack increases,and the amplitude in the second harmonic component also increases significantly.In addition,the torsional excitation frequency and other coupling frequency components also occur.The proposed model is further verified by the experiment.The valuable conclusion can provide an important guideline for the fault diagnosis of rotor system with a slant crack.     

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。     

基于幅值与相角小波映射的裂纹转子故障诊断

建立了基于简单铰链裂纹模型和局部柔度理论的裂纹转子动力学模型,得到了裂纹转子与无裂纹转子的数值仿真解及其傅里叶变换的相角;利用连续小波变换研究了裂纹转子与无裂纹转子的幅值与相角小波映射特性,提出了利用幅值与相角小波映射识别裂纹的新方法。数值仿真研究了尺度因子对幅值与相角小波映射准确性和有效性的影响,给出了建议的尺度因子。试验研究验证了该方法在工程实际中的有效性和实用性。     

智能旋翼连续时间高阶谐波控制稳定性分析

后缘襟翼智能旋翼是一种行之有效的直升机旋翼振动主动控制技术,高阶谐波控制算法广泛应用于智能旋翼振动控制领域,其控制器参数直接影响振动控制性能和稳定性。基于后缘襟翼智能旋翼悬停实验数据,笔者经拟合得到智能旋翼系统的传递函数,建立智能旋翼参数化仿真模型,并进行了垂向载荷振动控制仿真。通过系统开环传递函数Nichols图的方式对振动控制系统的稳定性和稳定裕度进行了分析,在保证振动控制性能的前提下,获得了控制器时间常数和相角特性对控制系统稳定裕度的影响规律,为后续智能旋翼振动控制实验中控制器参数调整提供参考。     

裂纹转子识别中Wigner-Ville分布与小波变换的比较

建立基于简单铰链裂纹模型的裂纹转子瞬态响应的动力学模型，得到裂纹转子与无裂纹转子的数值仿真解，比较裂纹转子与无裂纹转子Wigner-Ville分布和小波变换时频特性的不同。数值仿真进一步对比研究Wigner-Ville分布和小波变换对刚度变化的敏感性，并讨论质量偏心和质量偏心角对Wigner-Ville时频特性与小波时频特性的影响，为工程实际中裂纹转子的识别提供依据。     

New fault detection method based on reduced kernel principal component analysis (RKPCA)

Remanufacturing is the only way for sustainable development of mechanical equipment manufacturing. For remanufacturing blanks containing cracks, the primary task is the prevention of crack propagation to ensure effectiveness of the manufacturing processes to follow. When pulsed current passes through a specimen, due to the existence of crack, the temperature around the crack tips rises sharply and may even climb above the fusion point of the material, which causes the crack tip to become blunt. In this work, with compressor rotor blade material FV520B as a specimen, the distributions of current density, temperature field, and stress field are calculated at the instant of discharge based on the thermo-electro-structure coupled theory. The crack arrest experiment is performed on high pulsed current discharge device of type HCPD-I. By making comparisons of morphology, microstructure, and size of fusion zone and heat-affected zone (HAZ) around the crack tip before and after energizing, the relationships between the sizes of fusion zone and the HAZ and the discharge energy and the current path are derived. The obvious partition and refined grains around the crack tip are prominent because of violent temperature change. The experimental and simulation results are found in fine agreement. The high current pulsed discharge can be used effectively to prevent a crack to further expand and show substantial potentials for application in remanufacturing domain.     

非线性裂纹转子系统碰摩故障参变特性研究

早期裂纹转子系统中,裂纹故障不易检测到,并可能会进一步引发碰摩故障。文中针对这种耦合故障情形,分析系统的动力特性以及裂纹参数、碰摩参数和轴承参数变化对系统特性的影响。结果表明,裂纹转子系统发生碰摩故障时,两种非线性因素相互影响且不是线性叠加,使系统变得更加复杂。同时三个参数对系统特性有明显不同的影响,尤其是裂纹参数和碰摩参数的变化,系统特性发生较大的变化。因此,工程实际裂纹转子系统的故障监测与诊断过程中,应该充分考虑裂纹故障和碰摩故障之间的相互影响,建立合理的分析模型的基础上,注重监测裂纹参数和碰摩参数变化带来的影响。