非线性转子系统碰摩现象的仿真研究

针对一个简单的具有质量偏心的JeffcotI转子系统，建立了该系统发生碰摩时的数学模型，并利用非线性振动谐波平衡法的基本原理，对该数学模型进行了近似周期解的求解，在此基础上。利用一种面向对象的仿真软件Dymola，对碰摩现象进行了仿真；通过对轴心轨迹以及频谱的分析，揭示了碰摩引起的倍频、分频现象，并研究了转子转速及质量偏心距这两个影响碰摩的因素。     

非线性耦合力作用下转子系统混沌行为分析

研究了具有非线性局部碰摩力和油膜力耦合作用下转子-定子系统的分叉与混沌运动，利用计算机仿真对某发动机转子的碰摩及油膜故障进行了数值模拟，讨论了转子系统参数的变化对转子混沌运动状态的影响，发现了具有非线性碰摩力及油膜力的局部耦合作用下转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程，为大型旋转机械的故障诊断提供参考。     

碰摩信号的小波表示及其相空间特征研究

对转子动静碰摩信号的相空间特征进行了分析和检测,分别用连续小波变换、多尺度分解、小波包和能量－尺度对比方法对动静碰摩振动响应的径向分量进行了研究,且在相空间得到了一些故障特征。用连续小波变换分析碰摩信号时,与碰摩点相对应的小波系数分布在较小的尺度上,且随着尺度的减小,小波系数模极大值线逐渐收敛于碰摩点处;用多尺度分解方法得到的第1级和第2级的细节信号中反映了碰摩点的特征,表现为局部极值点;用时间－尺度能量对比方法分析,这些特征表现得更为明显。这些特征都有助于故障的准确诊断。     

质量慢变转子系统的碰摩分析

根据离心机转子质量慢变以及偏心量大的特点,对其在线性碰撞力和线性摩擦力作用下的碰摩动力学特性进行了理论研究,建立了相应的质量慢变碰摩运动微分方程,并应用数值方法分析了转子转速及不平衡量的变化对碰摩转子系统的振动特性的影响,分别从不同侧面描述和揭示了质量慢变转子系统的周期运动、拟周期运动,以及这些运动形式的转化与演变过程·结果表明质量慢变转子系统相当于一个具有时变阻尼和时变刚度的转子系统,该系统的显著特点是在碰摩过程中转子呈现为拟周期运动,并非像相应的恒定质量转子系统那样出现混沌运动·     

非对称油膜力作用下碰摩转子系统动力学分析

综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响，建立了碰摩转子系统动力学模型。采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为，研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响。发现非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力对转子系统动力学行为的影响与转速有很大关系，碰摩转子系统可以在较大参数范围内出现混沌运动状态，并且混沌运动的演化规律更为复杂。研究结果为今后有效识别同类转子故障提供可靠的理论基础和参考依据。     

弹性转子系统动力学行为

提出了考虑机匣弹性、机匣与定子间的弹性联接和陀螺效应的碰摩转子动力学系统模型;运用数值积分方法获取了系统响应,分析了机匣与圆盘质量比和双圆盘偏心矩比对转子系统分岔与混沌行为的影响.结果发现,系统进入混沌的路径主要是阵发性混沌和周期3经倍分岔进入混沌;与刚性支承的情况加以比较,发现系统的弹性对混沌响应有一定的抑制作用.分析结果表明:机匣弹性使混沌响应的区域缩小,高阶临界转速减小,对高阶临界转速和共振振幅的影响比较大,而对低阶临界转速和共振振幅的影响较小.     

悬臂双盘碰摩转子系统稳定性的半解析分析

建立了悬臂双盘碰摩转子系统的动力学模型和运动微分方程,通过创建该系统的非奇异线性变换矩阵并利用变换矩阵的Jacobi矩阵结合Routh Hurwitz理论,研究了悬臂双盘碰摩转子系统的稳定性和稳定区域,并进行了相应的参数讨论.结果表明:该半解析方法可以明确得出系统的稳定区域及稳定区域所对应的转速和阻尼比.同时,碰摩间隙和摩擦因数对系统的稳定区域影响十分明显,稳态周期解能够反映系统响应.研究结果为实际工程的安全运行提供了一定的参考.     

碰摩转子系统的稳定性

为研究一个支承在油膜轴承上的单盘转子系统在发生动静件碰摩时系统的稳定性 ,假定轴承为短轴承近似和碰撞为弹性碰撞后 ,导出包括分段线性刚度和非线性油膜力的非线性运动微分方程 ;使用打靶法求系统的周期解并结合 Floquet理论分析解的稳定性 ,发现了在系统的运动中具有倍周期分岔和 Hopf分岔现象 ;研究结果对于更好地了解转子系统的碰摩故障以及其早期预测有意义     

考虑机匣柔性的新型旋转叶片-机匣碰摩模型

针对旋转叶片与机匣的碰摩故障，以弹性叶片和柔性机匣作为研究对象，基于弹性协调相容条件推导新的旋转叶片与柔性机匣碰摩力模型.基于材料力学理论，考虑叶片旋转效应，如离心刚化和旋转软化，以及碰摩软化的影响，计算了叶片的准静态弯曲变形.采用带有弹簧支承的柔性环来模拟机匣，其位移由整体位移和局部柔性位移组成.根据能量守恒原理，建立柔性环的位移方程，并对其进行离散处理，得到机匣的结构刚度，进而求得机匣局部柔性位移.与文献和实验结果的对比验证了本文碰摩模型的准确性.     

不同润滑油黏度对碰摩转子-轴承系统动力学行为的影响

在考虑非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学模型·用Runge Kutta法详细分析了该转子 轴承系统的碰摩故障特性,发现了由倍周期分岔进入混沌运动、阵发混沌等多种进入混沌运动的道路.并深入研究了改变轴承润滑油黏度对具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学行为的影响,发现随着轴承润滑油黏度的降低,转子响应在二倍临界角速度以上的混沌区域扩大了,但是润滑油黏度的降低对转子系统在亚临界区域的运动状态影响不大·该结果为碰摩转子 轴承系统的安全运行和故障诊断提供了依据和参考·