裂纹转子的分岔与混沌特性分析

本文用数值方法研究带裂纹Jeffcott转子的分岔与混沌振动特性。研究结果表明 ,当裂纹较深时 ,裂纹转子在参数共振转速附近存在丰富的周期、拟周期振动和混沌运动 ;裂纹转子振动进入混沌的途径主要通过二次Hopf分岔实现。这些结论 。

裂纹扩展对转子动特性的影响

基于转子安全运行要求 ,对裂纹扩展过程进行动力学仿真·用非线性开闭裂纹模型 ,研究裂纹扩展过程中挠性裂纹转子动特性及不平衡量e和裂纹角 β两参数在扩展中的影响·研究表明 ,系统响应具有多种非线性振动形式 ,有多种途径出入混沌状态·研究为在线监测。

考虑随机扰动时裂纹转子系统的分叉与混沌特性

应用M on te-C arlo随机模拟法,分析了白噪声扰动下裂纹转子系统的非线性特性。着重研究了当随机扰动存在时,裂纹转子中刚度变化比、转速比等参数对系统分叉及混沌行为的影响。数值模拟表明,在拟周期与混沌解及其临近的分叉参数区间,随机扰动对系统的响应有比较显著的影响,且随机扰动的幅值越大,其影响也越明显;而在周期解处,随机扰动对系统响应的影响比较小。

滚动轴承—转子系统非线性参数、强迫联合振动

建立考虑非线性轴承力、径向游隙、变柔度等非线性因素和不平衡力的滚动轴承—转子系统动力学方程,并用自适应Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解,利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析参数、强迫联合激励的滚动轴承—转子系统的响应、分岔和混沌等非线性动力特性。结果表明,滚动轴承—转子系统有多种周期和混沌响应形式,其振动频率不仅有参数振动频率成分和强迫振动频率成分,而且有二者的倍频成分和组合频率成分;随着径向游隙的增大,转子系统的非线性特性增强;不平衡力较小时,系统中参数振动占主导地位,增大不平衡力有利于抑制转子系统的不稳定振动。随不平衡力的增大,强迫振动逐渐增强,大的不平衡力会诱发系统产生混沌振动;转子系统进入混沌的主要途径是倍周期分岔。

考虑碰摩的裂纹转子非线性特性研究

建立了轴上出现横向裂纹并发生碰摩时转子系统的运动方程 ,采用数值仿真方法分析了转子系统的分叉与混沌现象。研究表明 ,转子在裂纹和碰摩两种非线性因素的作用下 ,具有非常丰富的非线性行为 ,为转子系统的故障诊断提供了一定依据。

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

带有轴承间隙的裂纹转子分叉与混沌特性

在考虑到轴承间隙的同时构造了开闭裂纹转子系统的动力学模型 ,依据此模型对裂纹转子的非线性特性进行了分析 ,结果表明 ,转子系统不但具有周期和拟周期解 ,而且还出现了分叉和混沌等非线性动力学现象。同时 ,对带有轴承间隙的裂纹转子所表现的特异症状进行了研究 。

不平衡磁拉力作用下裂纹转子系统的分岔

针对大型旋转机械转子系统机电耦合具有强非线性特征的问题,根据磁拉力与转子偏心的关系,推导出不平衡磁拉力(Unbalanced magnetic pull,UMP)的解析式,建立UMP作用下裂纹转子—轴承系统的动力学模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子的分岔与混沌特性。通过分岔图、Poincaré图和频谱幅值图分析UMP和裂纹深度对转子运动的影响,结果表明:UMP使转子系统随速度变化的典型动力学响应有所提前,振幅增大,幅值谱图中出现了连续幅值较大的谐波分量;随着裂纹深度的不断增加,转子系统在亚临界转速区出现了短暂的混沌运动,在临界转速附近的混沌区域不断减小,其混沌特征有所变化,且进入混沌区域的倍周期分岔运动基本消失,而在超临界转速区则出现了较长的周期7运动。研究结果为深入解析机电耦合转子系统故障机理提供有益的理论参考。

考虑非线性涡动时裂纹转子的分叉与混沌特性

分析了裂纹转子在非线性涡动影响下的动力学行为，特别是系统响应的分叉与混沌特性。通过大量数值计算表明：当刚度变化比ΔＫ较大时，系统在亚临界转速区的１２Ωｃ、２３Ωｃ附近具有丰富的非线性力学行为，有可能出现倍周期分叉、拟周期响应及混沌现象。随着ΔＫ的增大，在１２Ωｃ、２３Ωｃ附近周期解分别由低频进动分量分叉和谐波分量分叉两种不同的方式变到拟周期。随继续增大，首先在２３Ωｃ附近出现混沌，通向混沌的道路一方面是由拟周期进入，另一方面则与周期３解有关。当ΔＫ非常大时，在１２Ωｃ附近也由拟周期通向混沌。本文还发现许多周期３解随初值的改变而变为其它周期数解的情形。

裂纹转子分岔、混沌行为研究

分析非线性涡动中裂纹转子在裂纹存在和裂纹扩展两种情形下的典型非线性动力学行为———混沌和分岔现象 .在 2 3倍临界转速区 ,裂纹深度浅于R 2的裂纹转子有分岔和拟周期响应出现 ;深度超过R 2的裂纹转子会出现分岔及混沌现象 .裂纹角

转子—滚动轴承系统非线性动力学分析

为揭示转子系统复杂的非线性动力学特性,建立基于滚动轴承接触非线性和间隙非线性的转子系统动力学微分方程。采用数值方法得到转子系统在不同转速和径向游隙下的相图、庞加莱图、频谱图和分岔图等。研究发现径向游隙和转速是影响转子系统非线动力学性特性的重要因素,随着转速和径向游隙的不同,系统中可能产生分频和阵发性分岔现象。

双盘裂纹转子的非线性动态响应与混沌

研究了含有居中盘和悬臂盘的转子轴上出现裂纹时盘的非线性动态响应。在推导出系统的动力学方程的基础上进行了数值求解。由结果可以看出 ,盘的摆振在无裂纹时一般为与转速相同的同频振动 ,一旦裂纹出现 ,摆振一般为转速的倍频运动。裂纹的深度、转子转速、外阻尼和转子不平衡量对盘的非线性响应有很大影响。增大阻尼和不平衡量会抑制混沌运动。系统运动进入混沌的道路主要有 3条 :拟周期进入混沌 ,拟周期经拟周期分叉进入混沌 ,阵发性进入混沌。

双跨转子-轴承系统裂纹-碰摩故障的非线性响应研究

分析了带有裂纹-碰摩故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的复杂非线性运动。在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了双跨裂纹-碰摩弹性转子-轴承系统动力学模型,并对系统裂纹、碰摩及其耦合故障对系统非线性动力学响应的影响进行了数值仿真研究。单一裂纹故障时系统响应在超临界转速区有短暂的混沌运动;单一碰摩故障时系统响应在亚临界转速区有拟周期运动出现;裂纹-碰摩耦合故障时在超临界转速区有较大范围的周期4运动区间,小裂纹对系统非线性特性的影响不明显。研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了一定的理论依据和参考。

超高速转子系统动力学特性(Ⅱ):碰摩转子

为排查超高速转子系统碰摩故障的原因,利用混沌、分岔理论,研究了碰摩转子动力学特性。以实际转子结构为对象,建立物理模型,由拉格朗日(Lagrange)法建立系统动力学方程并数值求解,结合分岔图、轴心轨迹、相图、Poincare映射等手段,考察了碰摩转子的动力学行为及系统参数变化对其动力学特性的影响。研究结果表明:质量盘之间的动力耦合效应较弱,有利于系统稳定性;既定转子结构不致引起高速混沌状态进而导致碰摩。研究内容为探求故障原因提供了依据,所涉及的故障分析方法和过程可作为系列化微型涡喷发动机设计的参考。

裂纹转子弯扭耦合振动非线性特性分析

以非线性涡动影响下的水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,分别建立了刚性支承的纯弯曲振动、弯扭耦合振动和轴承支承的弯扭耦合振动三种运动微分方程,针对三种模型,分析了裂纹转子系统响应的分叉与混沌特性。数值计算结果表明:Δkη较大时,三种模型下的弯振分叉图均呈现出复杂的非线性特性,尤其在2/3ωc附近,各种周期、拟周期和混沌响应交替出现,阵发性特点非常明显,系统由拟周期路径通向混沌。模型1、2的弯振分叉图特性基本相似,模型3则具有更为复杂的非线性特性。模型2、3的扭振分叉图与各自的弯振分叉图极为相似,且非线性特性也基本相同。分析结果有助于更充分了解裂纹转子的动力学特性。

双跨裂纹转子-轴承系统非线性动态响应与混沌

建立了具有非线性油膜力的双跨裂纹弹性转子 轴承系统模型,研究了裂纹存在和裂纹角对系统非线性动力学特性的影响,发现此系统响应存在着周期、拟周期和混沌运动等复杂的运动形式,进入混沌的道路是倍周期分岔或阵发性分岔,离开混沌的道路为倍周期倒分岔·在亚临界转速区系统响应中出现了1/3倍频,1/2倍频,2/3倍频,1倍频,2倍频等频率成分,但是在超临界转速区,2倍频及以上频率的峰值明显减小·裂纹角β对裂纹转子的动力学行为有着重要影响,在ω=3ω0/2区域附近系统响应会随着裂纹角的不同,出现拟周期、周期和混沌等复杂的运动,因而对以超临界转速运行的多跨转子系统进行故障诊断时需加以注意·

复杂转子—轴承—汽封耦合系统的非线性振动分析

基于非线性动力学和转子动力学理论,综合考虑Muszynska非线性汽封力、非线性油膜力和转子不平衡量的耦合作用,建立了双叶轮-轴承交错布置的复杂转子-轴承-汽封系统动力学模型。采用有限元法(FEM)推导系统运动微分方程,编程计算了系统转速、圆盘偏心量、汽封长度和汽封间隙等参数对系统动力特性的影响,并利用分岔图、频谱图、相轨迹和Poincare映射图表征了系统的运动性态。研究表明:耦合系统具有高度非线性,随着参数的变化系统呈现出周期运动、倍周期运动、准周期运动和混沌运动等复杂动力学行为。通过减小圆盘偏心,增加系统汽封长度,选取合适的汽封间隙有利于提高转子-轴承-汽封系统的稳定性,改善系统的运动特性。

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 。

超高速转子系统动力学特性(Ⅰ):无碰摩转子

为排查超高速转子系统碰摩故障原因,利用混沌、分岔理论,研究了无碰摩转子系统的动力学特性。以实际转子结构为对象:建立物理模型;由拉格朗日(Lagrange)法建立系统动力学方程;用四阶龙格库塔(Runge-Kutta)法数值求解方程;结合分岔图、轴心轨迹、相图、Poincare映射等手段,分析了无故障转子系统的动力学行为及系统参数变化对其动力特性的影响。结果表明:该转子系统动力学状态过渡过程不明显,在全转速域内,振动以高频低幅为主,高速时具有良好的动力稳定性;扭振特征不明显;质量盘之间的动力耦合效应较弱,有利于系统稳定性;对于单个质量盘,弯振和摆振具有同步性和耦合性,横向振动和扭振动力耦合效应较弱。研究结果说明,该转子结构在冷态条件下,不致在高速状态下引起混沌运动状态。

非稳态非线性油膜力作用下柔性轴裂纹转子的动力特性分析

分析了在动载轴承非稳态非线性油膜力作用下 ,具有横向裂纹柔性轴Jeffcott转子在非线性涡动影响下的动力特性 .通过数值计算表明 ,在油膜失稳转速前 ,随着裂纹轴刚度变化比的增大 ,系统在低转速区域内具有丰富的非线性动力行为 ,出现倍周期分叉及混沌现象 ,涡动振幅随转速升高而减小 ,直到非稳态非线性油膜失稳 .在无裂纹转子油膜临界失稳点处发现了类Hopf分叉现象 ,系统运动由平衡变为拟周期运动 ;裂纹转子在油膜临界失稳时的系统运动亦为拟周期运动 .裂纹转子轴刚度变化对油膜失稳点及油膜失稳之后转子的运动影响不大 ,转子系统作拟周期运动 .