裂纹故障对盘式拉杆组合转子系统应力重组的影响研究

在含裂纹一般整体转子研究中,难以有效反映裂纹尖端奇异效应及其三维形态特征,同时一维方法难以反映复杂组合转子系统的裂纹故障应力影响范围、系统应力重组情况及对系统整体初始形态的影响。针对上述一些问题,以典型三盘拉杆组合转子系统为例,研究了三维裂纹故障对复杂拉杆组合转子系统应力重组及整体弯曲形态的影响,并进行了实验验证。首先,基于三维有限元方法,采用三维等参奇异裂纹有限元建模技术和三维有限软件,建立了三维裂纹子模型及系统有限元模型;然后,采用有限元仿真技术,分析了裂纹及其深度变化对此类组合转子系统的应力分布重组及整体弯曲特性的影响;最后,采用实验方法,验证了裂纹对此类系统整体初始弯曲特性的影响情况。研究结果表明:盘式拉杆组合转子系统裂纹故障的产生会使得裂纹位置区域局部柔性增强,系统的主要界面及系统应力分布发生变化且重组,系统应力分配不均匀,且呈现不对称性,转子整体弯曲形态发生变化;在裂纹深度较浅(0.5 mm)时,裂纹诱发的转子附加弯曲效应并不明显;随着裂纹深度的增加,系统应力分布重组和附加弯曲越趋于严峻,当裂纹深度较深(1.5 mm或2.5 mm)时,裂纹诱发的转子附加弯曲效应较为突出。该研究对此类复杂组合转子系统的静动力学特性的精确分析和裂纹引发的异常振动原因的探究具有一定的指导意义。