橫向裂紋轉(zhuǎn)子的非線性振動(dòng)特性及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)中諸如汽輪發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)、高速壓縮機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，在運(yùn)行時(shí)承受著高溫、高壓及各種交變應(yīng)力的作用。長(zhǎng)期運(yùn)行下，由于疲勞累積造成的損傷，轉(zhuǎn)子上易出現(xiàn)微小裂紋。由于轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最重要的零件之一，轉(zhuǎn)子裂紋逐步擴(kuò)展，輕則會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響工作效率，重則轉(zhuǎn)子斷裂，造成機(jī)器損毀、人員傷亡的重大事故。因此對(duì)裂紋故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究，不僅具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行和人們的正常生活都有重大的意義。
　　本文介紹了幾種

2、現(xiàn)有的剛度模型及其優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，建立了考慮質(zhì)量偏心角（質(zhì)量偏心方向與裂紋法線方向的夾角）的剛度模型。針對(duì)不同的偏心角，分析了裂紋轉(zhuǎn)子剛度在一個(gè)周期內(nèi)的變化情況。
　　基于Jeffcott轉(zhuǎn)子，將建立的剛度模型代入運(yùn)動(dòng)微分方程，創(chuàng)建了考慮不平衡的裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型。由于Matlab中固有的龍格庫(kù)塔數(shù)值解法對(duì)復(fù)雜微分方程的求解易出現(xiàn)無限步長(zhǎng)死循環(huán)問題，根據(jù)四階龍格庫(kù)塔的定義，提出了便于求解的數(shù)值模擬方法，并采用此方法對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子

3、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。應(yīng)用分岔圖、頻譜圖、Poincare截面圖、軸心軌跡圖、時(shí)域波形圖等方法，分析了裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的非線性特性，發(fā)現(xiàn)不平衡和裂紋深度對(duì)非線性振動(dòng)特性的影響，以及裂紋系統(tǒng)中含有倍周期分岔、擬周期、混沌等非線性行為的演變過程。
　　基于Floquet穩(wěn)定性理論，推導(dǎo)了裂紋轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的判別方法，不需要借助于無法計(jì)算的解析解或難以測(cè)量的系統(tǒng)擾動(dòng)，即可對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行量化分析。采用數(shù)值模擬法，計(jì)算不同系統(tǒng)參數(shù)