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.     

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.     

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.     

转子系统局部碰摩故障传递机制特性研究

旋转机械的高速化和高效化使系统转定子间的间隙越来越小,转子振动经常引发局部碰摩故障,进而使整个转子系统响应呈现非线性,影响系统的稳定运行,及时掌握碰摩转子系统的动力学特性为处理故障建立基础.以谐波平衡和有限元理论为基础,建立碰摩转子系统的有限元模型并利用系统振动响应各次谐波分量与频率响应矩阵之间的关系,提出转子系统局部碰摩故障传递机制,即系统某处发生故障后对其他位置产生的影响.通过数值仿真和实验验证了此机制的正确性.具有n个故障的转子系统,仅需要任意n+2个节点的响应就可以得到剩余所有节点的响应.对于不平衡、碰摩、不对中和裂纹等转子系统的常见故障,传递机制具有良好的适用性.     

基于模态扩展与谐波分解的转子碰摩故障精确诊断

以某单跨双盘模型转子实验台为例,建立了该转子-轴承系统有限元模型,得到转子系统前两阶固有频率和振型向量等模态参数·基于转子系统碰摩力的周期性假设,利用模态扩展方法,对故障和健康转子系统振动信号的残差矩阵进行傅立叶级数的分频谐波近似,估算得到转子-轴承各节点的碰摩力·根据转子各结点估算碰摩力的频谱、时序以及等效碰摩力幅确定碰摩发生位置,进而对碰摩故障的程度进行定性评估·试验表明,这种方法可以对转子周期性碰摩进行较精确的诊断,并为其他转子-轴承系统故障诊断提供参考·     

采用瞬态传递矩阵法分析复杂转子系统碰摩故障

采用Raccati传递矩阵和Newmark β法相结合的瞬态传递矩阵法分析碰摩故障转子系统的瞬态和稳态响应,用多次迭代的方法确定瞬时碰摩力的精确值·该方法能够分析多盘、多跨转子系统等复杂的非线性转子系统的碰摩故障,并且可以同时考虑陀螺力矩、非线性油膜力等多种因素的影响·最后利用本方法分析了一个含有非线性碰摩刚度的局部碰摩故障双跨转子系统的运动,发现了其中的拟周期、混沌等丰富的非线性现象,验证了本方法的可行性·     

多自由度碰磨转子系统非线性动力学特性分析

大型旋转机械转子、静碰摩故障具有高维非线性特征,由此产生的机械故障时有发生.根据某航空发动机转子,考虑非对称圆盘的陀螺力矩效应条件下,利用拉格朗日原理建立8个自由度弹性支撑转子系统的碰磨动力学模型.研究表明,当系统发生碰磨时,其幅频特性有明显变化;引进改进的POD方法成功将具有碰磨故障的系统降维为具有两个自由度低维非线性系统.数值模拟结果显示降维系统具有与原系统一致的非线性动力学特征,表明本方法对解决高维非线性问题具有较好的有效性.此外,还利用C-L方法对其进行分岔分析,讨论了系统参数与系统动态行为之间的关系,得到了含碰磨故障转子各种不同分岔模式,准确反映了碰磨转子的动力学特征.     

基于IHBM的汽车非线性悬架系统定量研究

分析了汽车悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力,建立了二自由度汽车非线性垂向振动系统的动力学模型.结合增量谐波平衡方法(incremental harmonic balance method,IHBM),对该系统的动力学行为进行定量研究.推导其增量谐波平衡过程,研究增量谐波平衡法的迭代计算过程,采用几个不同的谐波次数,计算系统的近似周期解,确定周期解的稳定性;同时,以路面激励圆频率为参数进行了跟踪计算,得到系统主共振时的幅频响应特性.近似解的计算结果与数值计算结果的对比表明,增量谐波平衡方法的精度可灵活控制,且收敛速度快,结果可靠,是汽车强非线性动力学行为研究的有效方法.     

瞬态传递矩阵法分析热弯转子系统的热碰摩故障

为了揭示热弯转子系统的瞬态热碰摩动力特性,采用Riccati传递矩阵和Wilson-θ法相结合的方法,建立了瞬态传递矩阵法的非稳态热碰摩动力学方程.对多盘转子热启动过程中的非稳态热碰摩进行了数值计算与分析,模拟了稳态温度场下热弯转子的点碰摩与偏摩故障,发现了在不同动、静件间隙下由于不平衡力作用和热弯曲引起的非稳态热碰摩的一些动力特性.为避免和克服这种危险工况,改进转子系统运动稳定性提供理论与计算依据.     

一类碰摩转子在弹性支撑下的分岔分析

分析了考虑重力因素后转子系统在弹性支撑下的运动状态,着重探究了双自由度含间隙、非对称转子弹性支撑的运动特性.根据非碰摩与碰摩转子的运动方程,探究了系统的稳定性.分析了非碰摩转子的共振频率,并通过分岔图、Poincare截面图、时间响应图分析了碰摩转子的相应阈值.最后,讨论了转子模型的不足和改进.     

基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法

基于有限元法中位移插值的思想,建立了基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法.该方法的基本思想是在自由子结构法的基本变换基础上,实施对接界面坐标的第二次坐标变换,并利用第二次坐标变换矩阵,有效缩减了结构体系的广义自由度,从而提高了计算效率.通过对一个两端固定梁进行模态分析,并对比缩减界面自由度前后梁的前10阶主频计算值,验证了该方法的可行性.与界面广义自由度模态缩减法相比,二者的主要精度基本相同,该方法计算效率更高,工程应用更加方便.最后,讨论了插值基点的选择方式对计算精度的影响.计算结果表明:参与模态分析的插值基点数量越多,计算精度越高;当插值基点均匀分布于对接界面上时,计算精度最高.     

弹性构件的模态选择对机构动力分析的影响

为在柔性多体系统动力学中引入固定界面动态子结构法 ,将 Craig固定界面法减缩后的系统经过再次坐标变换 ,分离出刚体模态 ,证明能更明确地表达边界影响 ,可以进一步提高减缩效率 ,便于在多体动力学中使用 ,并给出了一个含弹性连杆的曲柄滑块机构算例。分析和计算表明 ,经过了再次坐标变换后提高了减缩效率 ,在一定情况下 ,边界状况对系统影响显著 ,使用表达边界的模态可以提高多体动力学的数值仿真精度     

复杂转子系统不平衡响应计算的伪模态综合法

本文在传递矩阵法和模态综合法的基础上 ,推导出了适合于复杂转子系统不平衡响应计算的伪模态综合法。该方法在用于诸如转子系统支承动力特性优化、动力敏感性分析等变调参数计算时 ,可以避免大量的重复运算 ,从而减少运算工作量 ,节省计算时间。通过算例分析 ,其结果是令人满意的。     

自制旋转机械故障模拟试验台的转子振动特性研究

本文采用软件仿真与实验分析相结合的方法,研究了自制旋转机械故障模拟试验台转子的振动特性。使用Solidworks软件对转子进行三维实体建模,并在Altair Hyper Mesh软件中划分网格,导入到ANSYS Workbench软件进行后处理分析。首先通过静力学分析获得双盘转子变形与应力分布情况;考虑陀螺效应的影响,通过模态分析获取固有频率及振型云图;生成Campbell图,分析转子在设定转速区间内振动分量的变化特征;通过谐响应分析获取特定频域内的动态响应。最后进行实验模态分析,并与仿真结果进行对比,从而验证有限元模型的准确性。研究表明：转轴轴肩位置处存在一定程度的应力集中;临界转速远大于工作转速,可有效避免共振;该结构动刚度良好符合设计要求。本文可为该类型转子的振动特性分析提供参考,并为旋转机械故障的模拟实验起到了一定的指导作用。     

关于模态综合法模态函数选择和计算精度的研究

为了提高模态综合法的综合效率和计算精度,对系统分部的划分、模态函数的选择和系统自由度数的确定作了研究.并重点放在选用幂级数作为分部形态函数时对系统计算精度的影响方面.     

变速Jeffcott转子系统瞬态不平衡响应的准稳态条件

Jeffcott转子系统加减速通过临界转速时,将发生由频率随转速变化的谐激励力引起的瞬态不平衡响应,本文既采用脉冲响应函数和Duhamel积分解析求解此响应;又采用离散变转动角速度,以一系列定转动角速度为激励频率的转子全响应来近似表示该瞬态不平衡响应,通过数值模拟与比较,找出转子全响应代替瞬态不平衡响应的定性适用条件,即变速转子瞬态不平衡响应的准稳态条件,为使用有限个定转速的转子主动平衡操作来完成慢变速转子的主动平衡创造条件。     

三维数值流形法覆盖系统并行分区生成算法

三维数值流形方法（three dimensional numerical manifold method,3D-NMM）是岩土工程数值模拟中强大的数值方法之一。但一直存在接触判断困难、计算处理数据量大,效率低等问题。将并行计算技术应用于三维数值流形方法覆盖系统生成可以有效提升其覆盖系统的生成效率。详细研究了并行编程模式下三维数值流形法覆盖系统的生成算法。基于MPI分布式内存编程原理,将分区覆盖生成作为三维数值流形法并行覆盖生成基本思路。先采用规则粗六面体网格覆盖问题域,并利用Metis划分网格形成负载基本均衡的子区域,在原有串行算法的基础上设计了子区域覆盖系统的生成算法。并基于分布式内存存储模式下不同区域间数据传递需求,对本并行算法建立了界面信息传递算法,用以并行计算过程不同区域间中数据交流。最后,使用C++开发了基于布尔运算的三维数值流形单元及覆盖系统并行生成算法。算例表明此并行覆盖系统生成算法可有效提高三维数值流形法覆盖系统的生成效率及其应用规模     

基于复数卡尔曼滤波的电力系统对称分量估计

针对实数域对称分量估计实时处理效率低的问题,提出了一种基于复数Kalman滤波的电力系统正序谐波对称分量估计算法。利用对称分量理论获得了三相电力系统正序瞬时值对称分量,通过相应变换获得复数数字信号模型,根据需要估计的正序谐波对称分量,获得相应的状态方程和观测方程,利用复数Kalman滤波算法实现了正序谐波对称分量估计。仿真实验结果表明,该算法可实时在线实现正序谐波对称分量估计。