支承非线性特性对双转子系统的响应特性影响研究

以双转子试验器为研究对象,开展高维复杂双转子系统的建模方法和动力特性的研究。将双转子系统划分为模态子结构和连接子结构,利用有限元方法和固定界面模态综合进行模态子结构的建模及维数缩减,将连接子结构保留在物理空间中,通过界面对接条件实现子结构的组装,利用Newmark法进行含局部非线性的双转子系统运动方程的数值求解。进行了计算模型的试验验证,并研究了转子系统的响应规律。研究结果表明:随转速的变化,转子响应中出现了滚动轴承的变刚度振动频率、不平衡激励频率及相关组合频率;同步不平衡响应的变化规律与支承位置、转子各轮盘的不平衡量及临界振型有着密切的联系。

模态综合法在双转子系统建模中的应用与验证

为寻求一种便捷的双转子系统的建模和模型维数缩减方法,开展了ANSYS有限元商用软件和固定界面模态综合法在双转子系统中建模中的应用研究。由ANSYS获取系统的质量矩阵和刚度矩阵,建立系统的运动方程,并利用固定界面模态综合法实现系统方程维数的缩减。利用模态质量矩阵和模态刚度矩阵的特性验证了系统参数的正确性;进行了系统临界转速特性计算,利用ANSYS软件(有限元方法)计算结果进行了对比验证,并分析了模态截止频率对临界转速的影响;开展了双转子系统的匀变速过程的瞬态分析,进行了试验验证。结果表明:建模方法正确、可靠,并能便捷地进行双转子响应特性的计算。

反向旋转双转子系统加速响应特性研究

以五支点双转子系统为研究对象,开展反向旋转双转子系统加速响应特性研究。结合有限元分析软件,利用固定界面模态综合法建立反向旋转双转子试验器的瞬态动力学模型,研究反向旋转双转子系统加速过程中加速时域特性、进动转速变化特性及内外转子盘质心变化规律。研究结果表明,转子各截面加速响应特性与系统各阶临界转速及振型有密切联系;加速过程中存在复杂的非协调进动;内、外转子分别在以各自为主激励的临界转速附近发生质心换向;经试验验证,试验数据与计算结果吻合性较好。

某涡轮盘应力计算及优化设计分析

本文以某涡轮盘为模型,利用有限元分析的方法,对几种高温合金材料的涡轮盘进行了应力计算分析。利用AN-SYS参数化语言APDL编写了计算分析涡轮盘剖面参数化成形、应力分析及涡轮盘优化程序。采用一阶优化方法对涡轮盘进行了结构优化设计计算分析,实现了涡轮盘结构的参数化建模和优化设计一体化。试验结果表明改进后的涡轮盘结构合理可靠。

反向旋转双转子系统非线性分析

以双转子系统中介轴承刚度的非线性为简化模型,推导了反向旋转双转子系统振动响应的非线性动力学方程。研究了转子转速、不平衡量和中介轴承径向间隙对系统响应特性的影响。结果表明:转速、不平衡量等对转子-轴承系统的非线性振动有较大的影响;减少中介轴承的径向间隙,有利于系统的非周期运动转变为周期运动,提高系统运动的平稳性。

高维双转子系统的碰摩响应特性研究

借助有限元软件和自由界面模态综合法,建立了含碰摩故障的高维双转子系统非线性动力学模型。随后利用单位脉冲响应和Duhamel积分的方法进行了数值求解,在考虑挤压油膜非线性力和中介轴承非线性力的基础上,研究了含碰摩故障的反向旋转双转子系统的动力响应特性。研究结果表明:该方法的求解效率主要取决于非线性力处的自由度个数,求解效率高;碰摩故障会使系统的轴心轨迹有明显削峰或使其变得杂乱;碰摩故障使系统响应中,除两同步不平衡激励频率外,还可能出现两者的组合频率和组合频率的分频;碰摩故障会改变系统同步不平衡响应频率的幅值,且对内转子同步响应频率幅值影响更大。

含橡胶隔振器振动系统动态特性研究

以APU隔振器为研究对象,提出采用五参数分数导数建立橡胶隔振器本构模型。推导了含橡胶隔振器振动系统的非线性动力学有限元方程式。分析了隔振器结构参数变化对传递率特性的影响。研究结果表明:文中的数值计算方法能更好地预测含橡胶隔振器振动系统的动态特性。

橡胶隔振器非线性分数导数动力学模型研究

以飞机辅助动力装置(APU)橡胶隔振器为研究对象,分析了线性分数导数模型的局限性,提出了橡胶隔振器在冲击激励下的非线性分数导数动力学模型。研究了该动力学模型数值求解方法,得到较为合理的结果。同时,讨论各个参数对冲击激励下APU橡胶隔振器衰减速率和响应特性的影响,可用于分析带隔振器系统的响应,为橡胶隔振器设计提供理论基础。与传统的动力学模型相比,该模型能用较少的参数准确描述APU隔振器在冲击激励下的动态特性。

圆柱滚子轴承的拟静力学分析

本文采用拟静力学分析方法,分析了圆柱滚子轴承在不同径向载荷作用下,保持架转速和滚子自转转速的变化规律,给出了滚子与保持架之间作用力的分布情况。在Harris简化方法的基础上,采用弹性流体动力润滑理论,改进其力学模型,提出更为合理的假设,简化了平衡方程组的求解。通过与试验结果的比较,表明本文简化算法简单合理,适合于工程计算。同时对几种不同的计算方法进行了总结与比较,分析了它们的优缺点。

高维反向旋转双转子系统的建模方法及动力特性

为了弥补有限元方法预测含局部非线性的双转子系统动力特性的不足,借助有限元软件和固定界面模态综合法,建立了高维双转子系统非线性动力学模型,随后利用Newmark算法思想提出了一种隐式时域求解该问题的方法,该方法的求解效率主要取决于非线性力处的自由度个数.在考虑挤压油膜阻尼器非线性力和中介轴承非线性力的基础上,研究了双不平衡激励作用下的反向旋转双转子系统的非线性动力响应特性.研究表明:系统响应中除内、外转子自转频率外,出现了2个自转频率的组合频率;随中介轴承径向游隙的增加,系统转速分岔图中出现了分岔和混沌现象,且临界转速略有下降;系统轴心轨迹呈花瓣状,与试验结果基本吻合.

含滚动轴承的同向和反向旋转双转子系统动力学响应

以双转子航空发动机为研究对象,建立了航空发动机双转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型.模型中考虑了低压转子与高压转子的中介轴承耦合作用,滚动轴承模型中考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(varying compliance)振动等因素.利用仿真模型,进行了同向和反向旋转双转子系统的拍振响应分析,结果表明当高低压转子的转速差较小时,双转子系统的拍振响应明显.同时研究了同转和反转双转子系统轴心轨迹响应的差异,研究表明反向旋转双转子系统的轴心轨迹会形成"花瓣"状.最后,利用双转子试验器验证了仿真结果的正确性,进一步验证本文所建模型的正确性.