耦合故障转子系统的降维及动力学特性

比较非线性Galerkin法和标准Galerkin法在处理滚动轴承和不对中、碰摩故障引起复杂非线性问题时的降维效果,并用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统的动力学特性.考虑花键联轴器不对中啮合力,建立不对中-碰摩耦合故障转子-滚动轴承-花键联轴器系统动力学模型,采用两种Galerkin法对转子系统进行降维,并进行数值仿真,利用分岔图和瀑布图等进行对比分析.结果表明:非线性Galerkin法在处理不对中单一故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统所得结果均能与未降维系统较好地吻合,而标准Galerkin法所得结果则存在一定差别甚至出现降维方法失效;应用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统发现,尽管降维使故障转子系统的维数减少,但并未改变故障转子的动力学特性,其故障特征信息仍得到保留.     

不同油膜力模型转子系统的非线性动力学分析

采用有限元法建立实际200MW汽轮发电机组低压段转子-轴承系统非线性动力学方程,应用固定界面模态综合法对其进行降维计算,使系统由原来的112个自由度降为现在的8个自由度,从而显著地提高了数值计算分析的效率.采用Lung-Kutta法对降维后非线性动力学方程进行计算,模拟和比较了转子在椭圆瓦和修正圆瓦油膜力模型作用下发生油膜失稳的典型特征,并采用打靶法计算其Floquet乘子,利用Floquet理论分析转子升速过程运动状态和分岔类型.     

椭圆瓦油膜力模型的转子系统非线性动力学

采用有限元法建立实际200MW汽轮发电机组低压段转子-轴承系统非线性动力学方程,采用固定界面模态综合法对其进行降维计算,使系统由原来的112个自由度降为现在的8个自由度,从而显著的提高了数值计算分析的效率.基于椭圆瓦油膜力模型下的低压转子-轴承系统,采用Lung-Kutta法对降维后非线性动力学方程进行计算,分析了转子升降速过程的运动状态和分岔类型.     

含有立方非线性刚度局部碰磨转子的分岔与混沌分析

考虑转子系统中转轴材料的物理非线性因素．建立同时含有线性和立方非线性刚度的碰磨转子的动力学模型．用数值积分方法、分岔图、Poincare截面、轴心轨迹、幅值谱等典型的数值方法研究了系统随不平衡量变化时碰磨转子的分岔与混沌行为，研究发现，系统具有阵发性混沌、周期解、幅值跳跃等非线性动力学行为，研究结果为此类系统的安全运行和故障识别提供了一定的理论参考。     

滑动轴承多跨转子系统分岔点预测

滑动轴承转子系统是一类多自由度非线性非自治动力系统,广泛应用于工业实际。生产实践中,设计观念和维修体制的变革提出了稳定性量化分析的要求。本文首先描述了一种基于轨线保稳降维方法的转子轴承系统的稳定性量化分析,即首先利用数值积分对高维非线性转子系统进行解耦,将Rn轨线映射为一系列R1映像轨线,并将各自由度的运动方程中除该自由度外的所有状态变量用积分结果代换,得到n个互相解耦、含有多个时变参数的单自由度方程。其次再在R1观察空间中定义轨线的稳定裕度,根据轨线稳定裕度利用灵敏度技术预测动力系统的分岔点。最后,对一个滑动轴承支承的三跨转子模型实验台建立动力学方程,并利用上述方法预测该转子系统发生分岔的参数值和分岔特性。预测得到的分岔参数值与采用直接数值积分法在Poincasé截面得到的分岔参数值基本一致,且2种方法在分岔点处判断得到的分岔性质完全相同。由此可见,该方法不仅与直接数值积分方法得到的结果一致,而且由于该方法利用了灵敏度技术因而其分岔点的搜索过程比直接数值积分法快得多。     

双跨弹性转子系统弯扭摆耦合非线性故障特征分析

建立了非对称弹性支承下,带有基础松动-碰摩耦合故障的双跨转子系统弯扭摆耦合非线性动力学模型.应用数值方法研究双跨转子弯扭摆耦合振动下的动力学特性,利用分岔图、幅频特性曲线图、相图及幅值谱图,分析了摆振对于双跨转子系统的影响,揭示了不同结构参数下该类转子系统的典型非线性特征,为该类转子系统故障诊断提供依据.结果表明:摆振对双跨转子系统的运动影响显著;具有松动故障的转子系统非线性幅频特性曲线呈现不光滑的多个波峰     

实际机组低压转子-轴承系统非线性动力学

采用有限元法建立200MW汽轮发电机组低压段转子—轴承系统非线性动力学方程,采用固定界面模态综合法对其进行降维计算,使系统由原来的112个自由度降为现在的8个自由度,从而显著提高了数值计算分析的效率.采用Runge-Kutta法对降维后的系统进行多种计算,模拟了200MW汽轮发电机组低压段转子—轴承系统在固定转速下随各个结构参数变化时的动力学行为,主要分析了转子的润滑油黏度、偏心距、轴承长径比、和间隙比对系统前轴承失稳转速的影响.同时利用Flo- quet理论比较准确的分析了系统运动状态和分岔类型.     

POD方法在转子系统降维中的应用(英文)

将POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法应用到转子动力系统中.建立一端松动的7个自由度非线性转子模型,考虑到混沌信号中包含各种不稳定的周期轨道,因此含有较多的系统信息,利用POD方法从混沌信号中获得一组POMs,并将原系统投影到该组POMs(Proper Orthogonal Modes)上,得到原系统4个自由度的近似等效模型,通过降维前后模型的定性性质比较,包括轴心轨迹、相图、分岔图等的比较可以看出降维后系统较好的保持了原系统的动力学特性,说明POD方法对于该模型降维是有效的.     

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.     

非线性局部碰磨转子的局部分岔分析

本文考虑了两自由度的非线性局部碰磨转子系统,在原系统的无量纲模型的基础上,用Lyapunov-Flo-quet变换这一解析方法得到便于研究其分岔行为的形式,并用高维分岔理论研究系统的局部分岔行为。     

非线性刚度转子系统碰摩的混沌行为

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了具有非线性刚度轴的转子系统局部碰摩动力学模型,利用数值积分和Poincar啨映射方法,对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,给出了系统响应随转子转动频率比变化的分岔图和最大Lyapunov指数图,以及一些典型的Poincar啨截面图、相平面图、轴心轨?头灯淄嫉?,从中发现此类非线性振动系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,研究结果为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考·     

多跨碰摩转子系统分析的降维增量谐波平衡法

多跨碰摩转子系统所建有限元动力学模型自由度很多,严重降低响应预测时的计算效率.为了提高计算效率,同时保证计算精度,提出结合固定界面模态综合法的降维增量谐波平衡法.首先利用固定界面模态综合法降低多跨碰摩转子系统的自由度数目,再利用增量谐波平衡法求解降维后系统的稳态响应,最后还原回原系统的响应.该方法不仅能够直接获得稳态解,还可以与弧长法相结合从而求得非稳定解.对双跨转子系统进行仿真试验,结果表明该方法在主模态数较小时即可保证计算精度并且具有很高的效率.     

滚动轴承-转子-定子系统的碰摩故障分析

以某航空发动机实验器为基础 ,建立了轴承 转子 定子多自由度系统碰摩故障模型 ,研究了具有局部碰摩的滚动轴承 转子 定子系统的非线性特性 ,利用数值模拟分析了该系统的分岔与混沌运动 ,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图 ,发现了该系统丰富的非线性混沌行为·分析结果表明 ,转子碰摩刚度与转子弯曲刚度比明显影响轴承 转子 定子系统运动特性·系统响应在较宽的刚度比范围内主要以混沌运动为主·随着刚度比的增加 ,系统响应中的混沌区域逐渐增加·在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口·所得结果可供高速旋转机械碰摩故障诊...     

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。     

滑动轴承-转子-定子系统耦合故障的非线性动力学特性

以某型发动机转子碰摩故障为背景,建立了滑动轴承-弹性转子-定子系统碰摩故障的四质量非线性动力学模型,分析了非线性油膜力、油膜剪力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响·利用数值模拟分析了考虑油膜剪力情况下该系统的分岔与混沌运动,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、Lyapunov指数曲线图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图,发现了该系统的丰富的非线性行为·分析结果表明,系统响应在较宽的频率范围内存在着分频周期运动、拟周期运动和混沌运动,在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口     

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·     

连结子结构在非线性动力学分析中的应用

提出一种由线性连接元和非线性连接元组成的连接子结构,并将这种连接子结构用于自由界面的模态综合技术,利用非线性振动理论的平均方法,求得经模态综合法降维后系统方程的近似解析解,从而将具有连接了结构的自由界面的模态综合技术推广应用到具有局部非线性的复杂结构系统的动力分析,为利用非线性振动理论的平均方法及动力系统理论进一步研究高维非线性动力学系统的振动特性,分岔及混沌行为建立了新的途径,算例表明,该方法具有足够的精度。     

碰摩转子轴承系统的非线性动力响应行为

根据碰摩转子轴承系统的非线性动力学方程,利用求解非线性动力系统周期解的延拓打靶算法,研究了转子偏心、碰摩间隙等参数对系统动力学行为的影响,发现当转子的偏心量较小时,系统同频周期运动以Hopf分岔形式失稳,而偏心量较大时以倍周期分岔形式失稳·系统转定子的碰摩影响了油膜涡动的产生,使系统周期运动的失稳转速提高·为转子轴承系统故障诊断、振动控制及稳定运行提供了理论参考·     

径向碰摩转子的拟周期运动研究

对具有质量偏心仅考虑径向碰摩力非线性的Jeffcott转子模型,研究了其通向混沌的路径.研究结果发现,发生碰摩故障的转子系统有一条通过拟周期分岔而到达混沌的路径,进一步的研究表明拟周期路径由具有不同频率的模式锁合和分离实现.结论有利于旋转机械故障的识别,同时也为转子系统振动状态的控制提供了一定的理论依据.图2,参6.     

刚性转子系统的碰摩与油膜非线性动力学耦合

通过分岔图、Poincarè映射、轴心轨迹讨论了不同强度和不同方位碰摩与油膜的非线性动力学耦合特性.研究结果发现,当转子产生2倍周期分岔后,碰摩分岔具有2倍周期的特征,即分岔图包括两部分.在转子发生2倍周期分岔区域,随着碰摩强度增加,在远离90°和270°发生碰摩时出现高倍周期分岔、概周期或混沌,而在90°和270°附近仍保持倍周期特性.当转子响应为概周期或混沌运动时,在90°和270°附近区域碰摩产生n倍周期分岔.当碰摩强度较小时,90°附近碰摩的分岔倍数高于270°碰摩的分岔倍数;随碰摩强度增加,90°和270°附近区域碰摩都达到2倍周期;而远离这两个区域碰摩的倍周期分岔数量增加,甚至达到...