裂纹倾斜角度对呼吸裂纹转子非线性刚度及动力学特性的影响

基于应力强度因子建立了倾斜裂纹单元的刚度矩阵,比较不同裂纹倾斜角度下裂纹转子在一个稳态旋转周期内转轴刚度的时变特性;结合裂纹转子动力学建模,仿真给出倾斜裂纹转子的动力学响应。结果表明含有斜裂纹的转子系统表现出了较强的非线性特征,在弯曲方向上的耦合刚度显著大于含有横向裂纹的转子系统的耦合刚度。随着裂纹倾斜角的增大,受裂纹转子刚度的非线性变化的影响,转子在弯曲方向的基频、2倍频和3倍频振幅增大,而5倍频振幅的幅值随着裂纹倾斜角度的增大而减小,与2倍频分析得出的规律相反。随着裂纹倾斜角的变化,基频振动幅值的变化幅度约为1%,2倍频振动幅值变化约为20%,3倍频振动幅值变化约为4.7%,5倍频振动幅值变化约为25%。