燃气轮机拉杆转子非线性动力学特性研究

针对燃气轮机组合式转子轮盘间存在的非线性刚度对转子动力学特性产生的特殊影响,对比研究了关于拉杆转子三次方和双线性两种非线性刚度模型的动力学特性:首先,基于双圆盘拉杆转子模型,通过三维有限元法计算得到其弯曲刚度随转角的变化规律;然后,采用三次方模型拟合非线性刚度,建立拉杆转子无量纲控制方程,并基于谐波平衡法和Broyden迭代优化算法计算稳态响应,进而分析系统参数对非线性响应的影响规律;最后,基于双线性刚度模型对比研究拉杆转子非线性响应。研究结果表明,两种模型均能模拟转子升降速过程中的幅值突变效应,但两种模型发生振幅突跳现象的原因不同,且在响应不稳定区域附近的动力学特性不同;三次方刚度模型对这种非线性现象的描述更加准确,其数值模拟结果具有更加丰富的非线性动力学行为;为避免突跳现象对转子系统造成的不良影响,通过调整非线性系统的特定参数能够改变幅频响应曲线中不稳定区域的位置,进而有效避免转子系统工作在不稳定的频率范围内。     

磁悬浮支承转子系统动力学特性的实验研究

电磁轴承作为一种新颖的高性能支承部件，具有传统轴承无可以拟的许多优点，电磁轴承进入应用基础研究阶段后，还有许多实际问题需要解决，其中之一就是在高速旋转机器中应用的转子动力学及其稳定性问题。此文以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象，研究其动力学特性，研究的对象是一台150m^3制氧透平膨胀机样机中的电磁轴承转子系统，以其三组不同的参数作了临界转速和稳定性计算，最后，分析了观察到的实验现象，并与计算结果比较。     

考虑结合面影响的拉杆组合转子动力学特性分析

拉杆组合转子系统不同于整体式转子系统,其轮盘结合面接触刚度的影响是不可忽略的。为了研究拉杆组合转子轮盘结合面之间的接触对系统动力学特性的影响,建立了考虑轮盘接触刚度的拉杆组合转子系统的简化模型,基于Timoshenko梁理论建立了拉杆组合转子系统运动方程,并采用四阶Runge-Kutta法对系统进行求解。结果表明:不同于整体式转子系统,拉杆组合转子因结合面之间存在接触而导致系统整体刚度有所降低,使得系统固有频率降低;当考虑轮盘接触时,会使得系统共振区域的幅值变小,同时降低了共振频率,但对非共振区域影响较小;当轮盘结合面接触刚度达到一定值后,拉杆组合转子系统的轮盘连接部位可视为一个整体。     

车载飞轮电池转子动力学建模与分析

针对车载飞轮电池安装基础运动的特点,本文利用子结构分析的方法,建立了飞轮电池的转子-安装基础动力学模型,提出了安装基础动力学与转子动力学模型的融合方法,并分析了飞轮转子在路面输入引起基础振动变化情况下的动力学特性,从而为车载飞轮电池转子动力学设计提供了理论和计算基础。     

拉杆转子结构宏观非线性刚度特性参数化建模

拉杆转子由于加工和装配工艺误差会引入几何与接触非线性特征,针对非线性模型描述不全面、不精确的问题,结合转子动力学方法和有限元方法,首先建立转子动态平衡方程,将包含有多种接触变形因素的刚度项以未知函数来表示;提出参数化建模的方法,对转子细观结构进行参数化表达,以螺栓预紧不均匀和轮盘质量偏心夹角作为非线性接入因子和刚度函数的自变量,建立参数空间;通过有限元方法对参数空间下的转子模型进行仿真分析,建立起从细观结构特征到宏观非线性刚度特性的映射关系,得到了稳定工作状态下,拉杆转子在参数空间上的宏观位移特性以及宏观非线性刚度特性,拟合出刚度函数,建立了既体现细观结构影响,又可用于动态分析的宏观非线性动力学模型。     

内置混合式转子可控磁通永磁同步电机磁路分析

通过对模拟内置混合式转子可控磁通永磁同步电机磁路工作机理静止磁路装置的试验,认知了两种永磁体磁化过程和磁化后工作点的变化规律,揭示了磁通可控原理．试验得到了静止磁路装置的各种磁滞回线永磁体磁化过程中,钕铁硼的磁化曲线仅穿过Ⅰ、Ⅱ象限,最后工作于Ⅱ象限;铝镍钴的磁化曲线会穿过4个象限,最后工作于Ⅱ或Ⅲ象限当铝镍钴工作于Ⅱ象限时,两种永磁体产生的磁通共同穿过气隙,气隙永磁磁场较强;当铝镍钴工作于Ⅲ象限时,钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙、部分被铝镍钴在转子内部旁路,气隙永磁磁场较弱．弱磁可达3倍以上．     

裂纹转子参数扭振特性研究

本文提出横向裂纹转子的可变抗扭刚度概念,建立参数扭振的单自由度动力学模型,从而指出裂纹转子在一定条件下存在扭失稳现象。在实验室条件下,作者对真实裂纹转子在不同联接条件下进行了试验,结果表明,裂纹转子存在参数扭振动现象。     

车载飞轮电池转子的动力学建模与分析

针对车辆姿态变化会引起飞轮电池安装基础运动的问题,利用子结构分析法,分别建立了7自由度车辆的动力学模型和5自由度飞轮电池转子的动力学模型,提出了将安装基础运动转化为对转子激励的动力学求解的方法,并分析了飞轮电池转子在路面输入引起安装基础振动变化情况下的振幅变化.结果表明,路面输入引起的安装基础振动改变了飞轮电池转子的受力,激励了飞轮电池转子在5个自由度上的振动.     

裂纹转子振动特性的研究

基于所建立的开闭裂纹转子系统的非线性动力学模型 ,对裂纹转子在不同裂纹深度下的振动特性进行了研究 ,在同时考虑转轴在平行裂纹方向与垂直裂纹方向的刚度随裂纹深度的变化的情况下 ,用数值方法计算了开闭裂纹转子系统在不同裂纹深度时的频谱和幅频图。结果表明 ,随裂纹深度的加深 ,转子的振动特性出现了较大的变化 ,由于裂纹的存在使其显示出特殊的动力学特性 ,为工程上转子裂纹的诊断提供了依据     

斜裂纹转子刚度特性分析

在材料力学和断裂力学的基础上,运用应变能释放率的方法,得出斜裂纹的刚度矩阵.讨论在裂纹全开的状态时,裂纹倾角、轴细长比和裂纹深度对转轴刚度的影响,并对裂纹处于旋转时的开闭情况及相应轴的刚度变化规律进行研究.结果表明:当裂纹处于全开状态时,随着裂纹倾角的增大,裂纹的刚度随之减小,轴刚度的变化随着裂纹深度的增大更加显著;当裂纹处于开闭状态时,随着裂纹深度的增加,轴的刚度不再一直减小,而是有一定规律的波动,即时变特性,此时,轴的耦合振动随之增强,转子的动力特性变得愈加复杂.     

具有初始弯曲和刚度不对称的转子碰磨现象分析

建立了考虑转子转速的碰磨力模型，分析了具有初始弯曲和刚度不对称转子系统的碰磨响应，得到了系统参数对系统分叉和混沌响应的影响，通过与刚度对称转子系统的碰磨现象进行比较发现；具有初弯和刚度不对称转子系统的碰磨响应有很多不同的运动特性，这种不同来源于转子两个方向刚度的耦合作用，刚度不对称越大，系统越窬铁发生拟周期响应，越容易导致碰磨出现，不平衡参数越大，系统响应的振幅越大，越容易发生碰磨和周期解分叉，阻尼系数越小，发生周期解分叉的转速比越小，系统响应随着转速比的变化引发了各种非线性现象。     

转子系统局部热弯曲两种建模方式比较

局部热弯曲的转子系统建模方式有二维方法和三维方法两种,但两种方法的比较、适用范围的分析等尚未见报道.因此结合热传导学和转子动力学理论对局部热弯曲转子系统建模的两种方法进行详细阐述,并通过分析实际转子系统的热场、热变形、热弯曲振动,对两种建模方式的效率和精度进行分析和比较.研究结果表明:二维热场分析方法精度低但计算效率高,适用于输入热量集中的情况;三维热场分析方法精度高但计算效率低,适用于输入热量分散的情况.     

多盘柔性转子系统的磁轴承刚度和阻尼设计

转子振动主动控制的本质就是通过主动控制力给系统引入附加的刚度及阻尼,以达到减少系统的不平衡响应,使系统稳定的目的。而磁悬浮轴承则是施加这种主动力的理想设备。文章讨论了磁力轴承的附加刚度和阻尼的设计。     

气流纺开清棉工艺初步探讨

为适应气流纺所使用的低级原棉紧缺的状况,减少纺纱成本,从气流纺配棉和工艺参数调整方面入手,对气流纺开清棉工艺作了分析、改进,更好地实现了利用气流纺设备纺中号、粗号纱,取得了良好经济效益。     

Parameter Modeling and Kinematical Simulation for Rotor and Stator of Screw Pump

The research object used in the dissertation was screw pump, which was widely applied in engineering field. The analysis of end face profile formation was completed on its main working components, i.e., rotor and stator. With the purpose of finding optimal parameters to improve the efficiency of screw pump design, the key technologies involved in the parametric modeling of rotor and stator were analyzed. The three-dimensional (3D) design software SolidWorks was used for the secondary development and parametric modeling of rotor and stator. After that the simulation models of different kinds of screw pumps were established based on the cycloid type, variation coefficient, and screw head number. Finally the COSMOSMotion was used to analyze the motion characteristics on the equidistant line of rotor, including velocity and acceleration. This design and modeling method has been used in screw pump enterprises for design and development, laying the foundation for finite element analysis and further optimization of screw pump.     

非均匀桨结合后掠桨尖的旋翼厚度噪声研究

针对普通直升机存在噪声大的问题,分析了一种将桨叶间距非均匀与桨尖后掠二者相结合的旋翼的厚度噪声。通过FW-H方程的Formulation1A公式计算了该旋翼在不同桨叶间距和桨尖后掠角情况下的厚度噪声。计算结果表明,在桨盘平面内距离桨毂中心3m处,桨尖后掠角度为80°时的厚度噪声约比无后掠的普通旋翼的厚度噪声降低3dB,采用将非均匀桨与桨尖后掠二者相结合的旋翼可以在降低厚度噪声的同时明显减小特征线谱的幅值,此外还可明显改变旋翼在桨盘平面内的指向性。     

含裂纹转子系统动力学建模与实验研究

疲劳、材料缺陷等因素会导致转子出现不同程度的裂纹。为分析裂纹对转子系统动态特性的影响,本文建立了裂纹转子系统的刚度矩阵,并通过有限元仿真和ZT-3实验台开展了裂纹角度和转速对裂纹转子系统动态特性研究。结果表明：在不同角度的裂纹对转子动态特性的影响分析中,45°裂纹转子系统较30°裂纹转子系统的振动响应剧烈、范围大、轴心轨迹变形程度大,波形的频率叠加现象更为明显,更多的高倍频和分数倍频被激发;在转速为(2000rpm,4000rpm)范围内,随着转速的增加,系统的时域波形逐渐趋于平稳,频率叠加现象减少,振动范围逐渐扩大,轴心轨迹逐渐变为规则的椭圆形,在3200rpm附近存在着系统的临界转速;通过实验得出的裂纹转子系统动态特性与仿真结果吻合,验证了仿真的正确性。     

转子系统状态矩阵与稳定性分析

建立了考虑机匣弹性和陀螺力矩以及轴承回转动力激励时的悬臂双盘转子系统的动力学模型和运动微分方程.根据稳定性理论,由状态矩阵特征值的性质,分析了一些结构参数对转子系统稳定性的影响.结果表明:轴承回转动力激励、轴承刚度和转速对系统稳定性均有较大的影响;增大阻尼和机匣刚度对系统稳定运行有利;存在一个临界轴承刚度,当轴承刚度大于临界轴承刚度时,系统存在运动稳定区域,否则系统不存在运动稳定区域.