非均布质量对偏心旋转环状周期结构自由振动的影响

工程实际中的各类旋转机械广泛应用旋转环状周期结构.为了提升动力学性能,该类结构通常采用对称构型设计.但是,由于存在制造和安装误差,对称设计的周期结构通常呈现偏心形式的非对称状态,从而降低旋转机械性能.本文研究了该类结构的质量周期分布特征对固有频率分裂和动力稳定性的影响.为此,首先建立了惯性坐标系和结构随动坐标系,计算了该结构在自转和公转情形下的能量,利用Hamilton原理得到解析形式的动力学方程;然后,采用Galerkin方法和经典振动理论获得特征方程以及特征值,根据特征值预测了质量个数以及振动波数等不同基本参数组合对动力学特性的影响,揭示了基本参数与固有频率分裂及动力稳定性之间的映射关系;最后,给出了附加质量拓扑结构对固有频率分裂影响的数值算例,然后分别在稳定域和不稳定域中选取计算参考点,利用数值计算求解了时域响应,根据响应的特征验证了稳定性预测结果特别是解析结果的正确性.结果表明:当采用不同附加质量拓扑结构时,固有频率分裂和稳定性规律发生明显的变化;当质量分布参数与振动波数满足所提解析关系时,可有效抑制固有频率分裂,且调整基本参数组合可有效改善系统的动力稳定性.研究结果为该类旋转环状周期结构的振动控制提供了一定的借鉴.

偏心旋转环状周期结构参激振动分析

针对偏心旋转环状周期结构的参激振动问题,利用Hamilton原理建立了含时变激励的动力学模型,分析了不同附加支撑的拓扑结构及其参数组合对固有频率分裂的影响,应用Floquét理论预测了不稳定域,揭示了固有频率分裂与稳定性的关系,还分析了分组支撑拓扑结构的振动波数、组内夹角及节径夹角对稳定性的影响,并据此提出一种改善稳定性的方法。结果表明:附加支撑的拓扑结构与波数满足一定条件时,固有频率发生分裂,参激振动被激起,参激不稳定域主要出现在固有频率及其线性组合处;参激不稳定域随组内夹角呈现周期性变化,节径夹角对各不稳定域的影响不同。

质量周期分布对偏心旋转环状结构自由振动的影响

工程实际中,某些旋转对称设计结构由于存在制造安装误差常呈现偏心旋转状态,进而影响结构稳定性.针对该类环状周期结构,考虑其偏心运动,研究附加质量周期分布参数以及偏心率对系统固有频率与动力稳定性的影响.首先,在环状结构上建立随动坐标系,利用Hamilton原理建立动力学模型.其次,采用经典振动理论求解系统的特征值,分析不同参数组合下的模态特性和不稳定性.最后,利用数值法计算系统的动态响应,并与解析结果进行对比.结果表明,当附加质量个数与波数满足一定关系时,固有频率发生分裂;对于不同的偏心率和周期分布特征,系统在不同转速下动力性能差异较大,适当提高偏心率、选取合适的附加质量个数及大小可有效抑制不稳定性.此研究有助于分析工程实际中该类结构的动力学稳定性,为其振动控制提供借鉴.