重大项目“大型旋转机械非线性动力学问题”取得重要进展

国家自然科学基金重大项目“大型旋转机械非线性动力学问题”(编号19990510)经过各参加单位的共同努力,顺利完成了研究计划,通过了国家自然科学基金委员会数理科学部和工程与材料科学部组织的结题验收。该项目获得国家自然科学奖二等奖1项、省部级自然科学奖一等奖1项、科技进步奖一等奖1项及科技进步奖二等奖2项。该项目所取得的研究成果使我国在非线性动力学、转子动力学、机械故障诊治等研究领域处于国际前沿水平,部分成果在国际上产生了影响,为推动我国电力工业的科技进步发挥了重要作用。

“大型旋转机械非线性动力学问题”中期研究工作取得重要进展

国家自然科学基金重大项目"大型旋转机械非线性动力学问题”(19990510)自1999年3月立项至今已工作了2年.两年来,项目组在国家自然科学基金委员会和11个单位的支持下,顺利完成项目任务书规定的各项研究任务.主要成果有:

近代机械非线性动力学与优化设计技术的若干问题

简述了混沌学(近代非线性动力学)的形成和发展及其对应用科学和工程科学发展的重要意义。依据混沌理论的发展史介绍了确定性动力系统中的不规则振动(现代科学中最伟大的发现之一)以及周期和拟周期振动,同时也涉及到了作为非线性科学的重要组成部分的分岔理论和奇异性理论。列举了装备制造、能源工业、交通运输、建筑工业以及航空航天等工程技术领域中存在的大量非线性问题。简要叙述了在大型旋转机械和振动机械的非线性动力学研究方面的成果,包括大型旋转机械非线性转子系统的失稳机理、分岔解与混沌运动、故障诊断及其综合治理技术;大型共振筛的非线性振动及其动力学设计方法等。希望能促进我国机械非线性动力学的更大发展,为我国装备制造业的自主创新提供理论支撑。

故障旋转机械非线性动力学近期研究综述

重点介绍"故障旋转机械非线性动力学的理论与实验"的若干研究结果.说明了研究故障旋转机械动力学的意义,讨论了有单一故障(裂纹、碰摩、松动和油膜震荡等)或耦合故障(裂纹和碰摩、裂纹和松动、碰摩和松动等)的转子系统非线性动力学的某些特性、转子系统故障发生与发展的慢变与突变过程及其特点、故障转子系统的可靠性分析若干理论问题,以及抑制转子系统振动的若干措施与方法等.

非线性转子动力学问题研究综述

针对转子动力学中的非线性振动问题 ,综述了近年来国内外在该领域的主要研究成果和发展前景 .首先 ,对转子动力学中非线性振动的类型及旋转机械设计方法的现状进行了分析 ,阐述了进行旋转机械非线性转子动力学研究的必要性 .其次 ,综述了现代非线性动力学的理论分析方法及其在大型旋转机械应用方面、尤其是在转子轴承系统非线性振动方面近期国内外研究工作的主要成果和进展 .最后 。

转子弯扭耦合振动非线性动力学特性研究

对 Jeffcott转子的非线性弯扭耦合振动微分方程进行了理论分析 ,得出了在弯扭组合共振区内弯曲振动和扭转振动的频率特征。利用数值方法对转子系统在较宽的参数域内进行分岔研究 ,得出了弯扭组合共振为概周期运动的结论 ,求出了弯扭组合共振区与不平衡量之间的关系。

非线性刚度不平衡转子动力学行为研究

本文以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素 ,建立了具有非线性刚度轴的转子系统的动力学模型 ,利用数值积分和Poincare映射方法 ,对转子系统由于质量不平衡故障导致的非线性动力学行为进行了研究 ,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、阵发性分岔、倍周期倒分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为 。

单跨双圆盘不平衡转子-轴承系统的非线性动力学分析

根据30万kW发电机组模型试验台第一跨高中压转子的实际结构,考虑基于短轴承假设的非线性油膜力模型,建立了单跨双圆盘转子动力学模型。用数值方法进行了质量不平衡及油膜失稳条件下的动力学特性分析,得到系统稳态响应和分岔结果。讨论了非线性油膜的刚度特点。这些结果与试验基本一致。对转子-轴承系统的动态设计与故障诊断提供参考。

碰摩转子系统的非线性动力学模型

基于故障诊断的迫切需要 ,在考虑到轴承油膜力作用的同时 ,构造了碰摩转子系统的非线性动力学模型 ,为转子系统的故障诊断提供了理论依据。

大型旋转机械中非线性因素综述

综述了大型旋转机械中存在的非线性因素及目前的研究现状

论国内旋转动力机械非线性振动理论研究的现状和发展

对国内近年进行的旋转机械非线性动力学和振动理论的研究状况进行了分析、评价,指出研究内容、方法上存在的问题,尤其是研究结果与国内工程技术需求严重脱离的现状;并对转动机械动力学理论研究今后的发展方向提出了建议。

非线性转子系统的碰摩动力学研究

本文综述国家自然科学基金“九五”重大项目“大型旋转机械非线性动力学问题”的北航子项目组在转子碰摩动力学的近年研究成果，从建模、动力学分析和控制等方面进行初步总结。

创新在非线性动力学领域——访天津大学陈予恕院士

由天津大学等10个单位完成的“大型旋转机械和振动机械重大振动故障治理与非线性动力学设计技术”项目是在国家自然科学基金委、国家教委基金等持续资助下,历时近十年完成的一组研究项目,对于揭示大型旋转机械非线性动力学特征,诊断、预测各种故障并进行重大灾变事故的防治均具有重大的科学意义和工程实用价值。该项目的学术成果已经总结为11部著作和近500篇论文,代表了我国非线性动力学、转子动力学、机械振动、故障诊治等研究领域的前沿水平,并在国际上产生了重要影响。该项目获2005年度国家科技进步二等奖。

冲击激励下含限位器的气囊-船用旋转机械系统的动力学特性分析

主要研究了冲击激励下含限位器的气囊-旋转机械系统的动力学特性。首先,考虑了轴承的非线性油膜力和转子的不平衡力等因素,建立了在冲击激励下气囊-旋转机械系统的非线性动力学模型;然后,采用数值模拟的方法分析了冲击激励下,限位器对气囊-旋转机械系统动力学特性的影响,讨论了在限位器不同刚度比、安装间隙、阻尼比等参数下气囊-旋转机械系统的动力学响应。结果表明:限位器的刚度和安装间隙对冲击激励下系统的最大相对位移和绝对加速度有较大影响,而阻尼对其影响会随着刚度比的增大而减小。

关联维数在大型旋转机械故障诊断中的应用

将描述混沌运动的关联维数用于大机组振动信号的分析 ,并针对故障诊断的实际情况 ,从点间距的计算、动态关联和标度区的判断等方面对关联维数的 G- P算法作了一定的改进。分析结果表明 :由于不同故障的动力学产生机制不同 ,通常也具有不同的关联维数。因此 。

含横向裂纹的弹性转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础 ,分析了含有裂纹的弹性转子 -轴承系统的复杂运动。针对短轴承油膜力强非线性的特点 ,用 Runge-Kutta法在较宽范围内研究了各参数对转子系统动态特性的影响 ,发现了丰富的非线性现象。研究表明该裂纹转子 -轴承系统在工作转速较高时有 P-3运动窗口 ,而且随着裂纹深度的增加而增加 ,其结果可为转子

滑动轴承-转子系统动力学研究若干成果

本文介绍近年来我们在滑动轴承-转子系统动力学理论和应用研究的若干结果：1．低频振动失稳机理：Hopf分岔；2．稳定裕度问题；3．非稳态分岔和碰摩；4．两跨转子实验中的双低频现象；5．轴系-支撑内共振与机组故障综合治理；6．非线性传递函数动平衡法。

非线性刚度转子系统碰摩的混沌行为

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素 ,建立了具有非线性刚度轴的转子系统局部碰摩动力学模型 ,利用数值积分和Poincar啨映射方法 ,对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究 ,给出了系统响应随转子转动频率比变化的分岔图和最大Lyapunov指数图 ,以及一些典型的Poincar啨截面图、相平面图、轴心轨?头灯淄嫉?,从中发现此类非线性振动系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为 ,研究结果为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考·

弹性转子-轴承-基础系统的非线性振动研究

以转子动力学和非线性动力学理论为基础 ,针对非线性转子 -轴承系统的具体特点 ,建立了采用短轴承模型的弹性转子 -轴承 -基础系统模型 ,并用数值积分和庞加莱映射方法对其在某些参数域中进行了非线性振动研究。对系统动力学特性随转速及偏心质量变化时的非线性行为进行了分析 ,计算结果显示 ,系统在某些参数域中可能发生倍周期分叉、概周期及混沌运动。用数值方法得到系统在特殊参数域中的分叉图、频谱图、相图、轴心轨迹、及庞加莱映射图 ,并用分形几何理论对混沌系统的状态进行了判断。数值分析结果为该类转子 -轴承系统的设计和安全运行提供了理论参考。