旋转叶片-机匣碰摩振动响应分析

以航空发动机压气机叶片为研究对象,基于ANSYS有限元软件,考虑离心刚化、旋转软化以及科氏力对叶片的影响,采用变厚度壳单元建立了旋转叶片的有限元模型。假定圆盘与机匣存在静态不对中,叶片由于离心力的作用产生径向伸长,从而使叶尖与机匣内壁发生碰摩。根据叶尖处每个节点径向位移与间隙之间的位置关系,对不同转速下叶片-机匣碰摩过程进行数值仿真。研究结果表明:对于扭形叶片,叶尖只有部分节点与机匣发生碰摩;碰摩结束后,叶片振动响应以低阶动频形式进行衰减,连续的周期碰摩产生的倍频成分在与之接近的动频处会出现幅值放大现象。研究结果可为叶片结构设计及叶片-机匣碰摩故障诊断提供理论依据。     

旋转叶片-机匣碰摩振动响应分析EI北大核心CSCD

以航空发动机压气机叶片为研究对象,基于ANSYS有限元软件,考虑离心刚化、旋转软化以及科氏力对叶片的影响,采用变厚度壳单元建立了旋转叶片的有限元模型。假定圆盘与机匣存在静态不对中,叶片由于离心力的作用产生径向伸长,从而使叶尖与机匣内壁发生碰摩。根据叶尖处每个节点径向位移与间隙之间的位置关系,对不同转速下叶片-机匣碰摩过程进行数值仿真。研究结果表明:对于扭形叶片,叶尖只有部分节点与机匣发生碰摩;碰摩结束后,叶片振动响应以低阶动频形式进行衰减,连续的周期碰摩产生的倍频成分在与之接近的动频处会出现幅值放大现象。研究结果可为叶片结构设计及叶片-机匣碰摩故障诊断提供理论依据。     

基于悬臂板理论的旋转叶片-机匣振动响应分析

以旋转叶片-机匣为研究对象,基于板壳振动理论,采用Hamilton能量方程及伽辽金模态截断法,建立了旋转悬臂板的动力学模型。研究了升速过程中不同的机匣刚度、不对中角以及最小间隙下旋转叶片的碰摩振动响应。结果表明:在不同的叶片转速下,叶片-机匣发生不同形式的碰摩,如点碰摩和局部碰摩;随着机匣刚度的增加,叶尖法向碰摩力增大,引起超谐共振的转速增多;随着不对中角β的增加,叶尖在升速过程中发生碰摩的位置减少,点碰摩持续的时间增加,局部碰摩持续的时间缩短;另外,在一定转速范围内,增加叶尖位置1的最小间隙c1min会使叶尖发生碰摩的位置减少,同时也会使得由碰摩引起的超谐共振峰值降低。     

质量偏心旋转机械转子-机匣系统碰摩的失效研究

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子-机匣系统碰摩的动力学方程，进行了旋转机械转子-机匣系统碰摩可靠性分析，研究了转轴刚度和阻尼，定子刚度和阻尼，偏心距和定子径向刚度对可靠度的影响，并给出了数值分析解。     

反向旋转双转子碰摩振动分析

建立了考虑内外转子碰摩影响的双转子系统动力学模型,推导出系统振动响应的动力学方程。利用分岔图,庞加莱截面图以及频谱图分析了双转子系统随转速变化时的振动响应和力学特性,以及系统发生碰摩时的各种非线性现象,并讨论了粘性阻尼系数、碰摩刚度系数和支撑弹簧刚度等系统参数对系统运动的影响。结果表明：随着转速的变化,系统会发生碰摩运动,导致拟周期和倍周期等复杂动力学行为出现;随着粘性阻尼系数的减小,系统行为变得复杂;碰摩刚度系数增加时,系统在碰摩时易发散失稳;在一定范围内,支撑弹簧刚度越大,系统的运动状态越稳定。     

弹性机匣-滚动轴承双盘碰摩转子系统动力学特性

提出考虑机匣弹性、轴承非线性回转动力激励、机匣与定子间弹性联接和陀螺效应的非对称悬臂双盘转子系统(简称为弹性转子系统)力学模型,利用数值积分方法分析系统在不平衡、轴承回转非线性动力激励和碰摩耦合故障下系统的分叉与混沌行为及幅频特性,分析结果表明:转子偏心矩、阻尼和转子中心与机匣中心之间的间隙对系统碰摩响应的演化规律均有较大的影响,一般情况下系统通向混沌的道路主要是周期3倍分叉,机匣弹性主要影响高阶临界转速,而轴承回转非线性动力激励主要影响低阶临界转速.     

航空发动机叶片/机匣碰摩热致变形与应力研究

为分析航空发动机叶片/机匣碰摩热致变形与应力,基于有限元方法建立了叶片/机匣碰摩模型,研究多次碰摩下叶片/机匣的应力、 形变、 温度特征,并对碰摩热致变形的主导因素进行探究分析.研究发现,叶尖与机匣的碰摩会引起接触界面摩擦升温,不仅会改变界面温度状态,还将通过热变形引发叶片/机匣产生附加的热应变和热应力:界面摩擦热在改...     

考虑参数非概率不确定性的碰摩转子非线性振动响应分析

转、静子碰摩故障严重影响燃气轮机运行安全性和可靠性,而非线性碰摩响应的不确定性是对其进行评估、预防或控制的重要制约因素.为此,考虑转静子间隙、转子不平衡量及接触刚度等参数的不确定性影响,建立含定点碰摩故障的燃气轮机双盘单轴转子不确定性动力学模型,研究碰摩振动响应特性及其参数影响规律.针对非光滑、不确定性转子碰摩动力学方...     

航空发动机叶片/机匣碰摩不对称热效应和升温曲线研究

基于有限元模拟对航空发动机压气机叶片与机匣碰摩过程中的摩擦热效应和温度变化进行了研究.研究发现,在单次碰摩过程中,叶尖截面小,热流密度大,温度高;机匣面积大,热流密度小,温度低;叶尖与机匣的碰摩热效应存在不对称现象.在转子旋转一周内,每个叶片只受到一次碰摩,而机匣要受到多个叶尖的碰摩,因此,在转子旋转一周之内,叶片与机...     

柔性转子-柔性静子系统的同步全周碰摩分析

在静子和转子均为柔性的情况下，对带有不平衡量的Jeffcott转子，碰摩处的局部变形采用当量线性弹簧模型，利用摄动方法，对柔性转子柔性静子系统的扰动运动进行同步全周碰摩运动的分析；获得同步全周碰摩解的参数存在区；求出该区域内同步全周碰摩解的解析表达式；讨论了同步全周碰摩解的稳定性；寻找了稳定范围数值解。     

弹性机匣双盘碰摩转子系统的稳定性

建立了计及机匣弹性、陀螺力矩并考虑轴承回转动力激励的悬臂双盘碰摩转子系统的动力学模型和运动微分方程,根据稳定性理论,由Jacobi矩阵特征值的性质分析了转子系统参数对转子系统解的稳定性的影响,并利用系统的阶跃响应和零极点分布图判别系统运动是否稳定。分析结果表明：轴承回转动力激励和碰摩对系统稳定性产生不利影响;两轴承刚度对稳定性影响基本相同,而两轴承的回转动力激励和两圆盘碰摩对稳定性影响明显不同;机匣连接刚度越小,机匣刚度越大,越有利于系统的稳定;轴承刚度大于临界轴承刚度时,系统存在稳定运动区域,否则系统不存在稳定运动区域。     

含碰摩故障的新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型

针对航空发动机整机振动,建立了一种新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型.该模型具有如下特点:1)考虑转子、滚动轴承及机匣之间的耦合作用;2)考虑了实际航空发动机的弹性支承及挤压油膜阻尼效应;3)将转子考虑为等截面自由欧拉梁模型,运用模态截断法进行分析;4)考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(Varying Compliance)振动;5)考虑了转子与机匣之间的碰摩故障.运用数值积分方法获取了系统响应,研究了航空发动机的整机振动规律.     

带碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型

建立了含转子不平衡-松动-碰摩耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型.在模型中,充分考虑了转子系统的不平衡、基础松动及转静碰摩故障的耦合;对滚动轴承模型,充分考虑了轴承间隙、轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由轴承支撑刚度变化而产生的VC（varying compliance）振动.运用数值积分方法获取了系统响应,并利用振幅-转速曲线图、分叉图、相平面图、频谱图、Poincaré截面图和轴心轨迹图研究了系统的分叉与混沌运动,分析了旋转速度、碰摩刚度、转子偏心量、轴承座质量、轴承座与机匣间的连接刚度以及机匣与基础间的连接刚度对系统响应的影响,得到了在不平衡-松动-碰摩故障耦合下的转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力响应规律.     

某发动机转子-机匣系统局部碰摩的混沌运动研究

以某发动机实验器为基础,研究了转子-机匣系统发生碰摩时的分叉与混沌行为.分析了转子径向碰摩刚度比、偏心质量等参数对转子分叉与混沌特性的影响并与试验结果进行了比较.当转子机匣系统发生碰摩时呈现出非常丰富的动力学行为,除了通过倍周期、阵发性和拟周期分叉进入混沌外,还发现了孪生叉形分叉现象.     

旋转机械动静碰摩机理研究

通过引入混沌理论对碰摩的非线性特征进行了理论分析及数值求解，研究不平衡力和转速等条件发生变化时，碰摩的发展历程。结果表明，随控制参数转速的变化，碰摩出现从稳定周期运动经过倍周期分叉到达混沌的特征。文中对某电厂200MW机组出现的碰摩故障进行了实际分析和理论对照，得到的一般规律和理论定性分析结果一致。     

径向-轴向碰摩双盘转子-机匣系统的数值仿真分析

基于一新型径向-轴向复合碰摩双盘转子-机匣力学模型,利用数值积分和Poincare映射方法,对转子-机匣系统由于径向-轴向碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随转速和偏心量变化的分岔图和一些典型的Poincare截面图、相轨图、轴心轨迹、幅值谱图和时域响应等。研究结果表明:径向-轴向复合碰摩弯扭耦合系统具有很强的非线性,拟周期和混沌是系统碰摩的主要特征。系统参数的改变对系统响应的特征有较大的影响,随转速的增大表现为“周期→拟周期→周期→拟周期→周期→混沌”的演变过程。偏心比较小时,系统为周期1运动,超过某一值后,系统直接演化为混沌运动,或演变为拟周期运动,并最终进入混沌。碰摩时谐波成分存在,静子的频率成分较转子更为丰富,主要分布在两个区域,即1倍工频及其周围的高低频率成分,3倍工频及其周围的频率成分。静子的振动特征表现出了类似转子的演变规律。     

大型汽轮机转子碰摩振动特征分析

汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障.以某发电厂的300MW汽轮机转子的碰摩故障为例,通过理论分析故障的特征,并针对具体机组提出了诊断机组动静件碰摩故障的方法.     

旋转机械碰摩故障的BP神经网诊断

本文介绍了旋转机械碰摩故障的ＢＰ神经网络诊断方法，并利用一种新的转子碰摩故障模拟试验系统，验证了方法的可行性。本方法既能诊断碰摩故障的发生，又能判定碰摩程度。     

旋转机械系统碰摩故障的失效灵敏度研究

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子碰摩故障的动力学方程,进行了旋转机械系统的碰摩失效灵敏度分析,应用Kronecker代数,矩阵微分理论,四阶矩技术,矩阵摄动理论,概率统计方法,可靠性理论和灵敏度技术系统地发展了转子系统碰摩的可靠性灵敏度分析方法,研究了转轴刚度和阻尼、偏心距和定子的刚度对可靠度和可靠性灵敏度的影响,并给出了数值分析解。     

旋转柔性圆盘的气-固耦合振动

研究了旋转柔性圆盘与周围气膜之间的耦合振动问题.首先给出了基于润滑理论考虑了柔性圆盘振动影响的气膜压力分布的Reynolds方程,以及考虑了盘的旋转离心力、弯曲刚度和气膜压力影响的旋转柔性圆盘的运动方程,然后用有限元对气膜压力方程及旋转柔性圆盘的运动方程进行了离散化,用数值方法求解了旋转柔性圆盘运动与气膜压力的耦合方程,研究了旋转柔性圆盘的气-固耦合振动特性,讨论了周向静载荷的大小、载荷施加位置和气膜厚度对旋转柔性圆盘振动响应的影响.结果表明,周向静载荷的位置对旋转柔性圆盘的振动有很大的影响.一般情况下,周向静载荷越靠近盘的外缘,柔性盘的振动就越大;气膜越厚,柔性盘的振动越大.