本文關(guān)鍵詞：整數(shù)階與分數(shù)階阻尼故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性對比研究

  更多相關(guān)文章： 整數(shù)階 分數(shù)階 裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

【摘要】：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模通常以cx?的形式表征系統(tǒng)的阻尼力,而阻尼材料的特性可以利用分數(shù)階微積分得到恰當(dāng)?shù)谋碚?利用分數(shù)階微積分去描述系統(tǒng)的阻尼力更為貼切。本文建立了單跨雙盤轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型,并分別考慮系統(tǒng)含有轉(zhuǎn)軸裂紋故障以及轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生碰摩故障兩種情況,采用龍格庫塔法對四自由度整數(shù)階阻尼方程進行數(shù)值仿真,利用分數(shù)階離散近似方法結(jié)合龍格庫塔法對四自由度分數(shù)階阻尼方程進行求解,對比研究了整數(shù)階與分數(shù)階阻尼故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動特性。主要工作及成果如下:在裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究中,建立了單跨雙盤裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型,考慮裂紋處于單跨雙盤轉(zhuǎn)子不同軸段的三種情況,采用呼吸裂紋剛度的綜合模型,分別建立了三種情況下整數(shù)階阻尼轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和分數(shù)階阻尼轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的四自由度動力學(xué)方程,并對方程進行了數(shù)值求解分析。針對整數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng),進行幅頻響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在亞臨界轉(zhuǎn)速(0?/n,n?2,3,4)附近時振動響應(yīng)有峰值出現(xiàn),同時分析了亞臨界轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)偏心量、轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)振動響應(yīng)的影響。針對分數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng),階次取1時利用分數(shù)階的離散近似方法結(jié)合龍格庫塔法求解系統(tǒng)的運動響應(yīng)并與由龍格庫塔法求解的整數(shù)階裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)進行對比分析,驗證了分數(shù)階阻尼方程求解方法的正確性;然后,利用軸心軌跡圖、龐加萊映射、頻譜圖以及分岔圖,針對三種情況分析了轉(zhuǎn)速、階次對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。結(jié)果表明,整數(shù)階與分數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在亞臨界轉(zhuǎn)速(0?/n,n?2,3,4)系統(tǒng)響應(yīng)有高頻成份,倍頻振動較明顯,且分數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可得到整數(shù)階系統(tǒng)無法顯示出的其他高倍頻分量的裂紋故障信息。在碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究中,建立了單跨雙盤碰摩轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型,針對其中一盤發(fā)生局部碰摩的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分別建立整數(shù)階與分數(shù)階阻尼轉(zhuǎn)子四自由度動力學(xué)方程,并對方程進行了數(shù)值求解。整數(shù)階阻尼碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究中,利用龍格庫塔法,得到系統(tǒng)不同轉(zhuǎn)速下的分岔圖,軸心軌跡圖、相軌跡圖、龐加萊映射圖以及頻譜圖,觀察分析轉(zhuǎn)速變化系統(tǒng)出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象、周期與概周期運動變替變化過程、分頻成份的出現(xiàn)等非線性振動特性;分數(shù)階碰摩轉(zhuǎn)子研究中,分析了轉(zhuǎn)速、階次對系統(tǒng)振動特性的影響,觀察到比整數(shù)階系統(tǒng)更加豐富的系統(tǒng)單周期、倍周期以及概周期運動交替變化的過程,并發(fā)現(xiàn)在一定轉(zhuǎn)速時不同階次時系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的周期運動狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：整數(shù)階 分數(shù)階 裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH133;TH113.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 裂紋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸剛度模型的研究10-12
• 1.2.2 裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 碰摩力模型的研究13-14
• 1.3.2 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性研究現(xiàn)狀14
• 1.4 分數(shù)階微積分在轉(zhuǎn)子動力學(xué)中研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 分數(shù)階微積分與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 分數(shù)階微積分17-20
• 2.2.1 分數(shù)階微積分定義17-19
• 2.2.2 分數(shù)階微積分性質(zhì)19-20
• 2.3 分數(shù)階微分算子離散近似方法20-22
• 2.4 單跨雙盤轉(zhuǎn)子模型22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 轉(zhuǎn)軸裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性分析25-58
• 3.1 引言25
• 3.2 單跨雙盤裂紋轉(zhuǎn)子建模25-29
• 3.2.1 裂紋處于L1 軸段時轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模26-28
• 3.2.2 裂紋處于L2 軸段時轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模28
• 3.2.3 裂紋處于L3 軸段時轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模28-29
• 3.3 整數(shù)階裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析29-41
• 3.3.1 裂紋轉(zhuǎn)子幅頻響應(yīng)分析29-31
• 3.3.2 偏心量對系統(tǒng)響應(yīng)的影響31-35
• 3.3.3 轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)響應(yīng)的影響35-41
• 3.4 分數(shù)階裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析41-56
• 3.4.1 分數(shù)階離散近似計算方法驗證41-44
• 3.4.2 階次對系統(tǒng)響應(yīng)的影響44-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 第4章 碰摩故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性分析58-75
• 4.1 引言58
• 4.2 單跨雙盤碰摩轉(zhuǎn)子建模58-59
• 4.3 整數(shù)階單跨雙盤碰摩轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析59-65
• 4.4 分數(shù)階單跨雙盤碰摩轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析65-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 曹素兵;朱嬋;;Jeffcott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩的非線性行為研究[J];機械;2011年08期

2 王海峰;李志農(nóng);肖堯先;;分數(shù)階阻尼和整數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性對比研究[J];南昌航空大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年02期

3 路振勇;陳予恕;侯磊;李忠剛;;常開空心軸裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性[J];航空動力學(xué)報;2015年02期

4 褚福磊，張正松，馮冠平;碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的混沌特性[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1996年07期

5 申永軍;楊紹普;邢海軍;;含分數(shù)階微分的線性單自由度振子的動力學(xué)分析[J];物理學(xué)報;2012年11期

6 陸啟韶,張思進,王士敏;轉(zhuǎn)子-彈性機殼系統(tǒng)碰摩的分段光滑模型分析[J];振動工程學(xué)報;2000年02期

7 劉耀宗,胡蔦慶;Jeffcott轉(zhuǎn)子碰摩故障試驗研究[J];振動工程學(xué)報;2001年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳敬東;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩的若干非線性動力學(xué)問題研究[D];東北大學(xué);2006年

2 張華彪;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩的非線性動力學(xué)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

3 趙慧敏;分數(shù)階控制器數(shù)字實現(xiàn)方法及其振動抑制性能研究[D];大連交通大學(xué);2013年

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本文編號：1040441