發(fā)布時間：2021-04-25 04:32

　　航空發(fā)動機和燃氣輪機是航空、大型水面艦船和清潔發(fā)電領(lǐng)域的核心動力裝置,對可靠性和安全性的要求極高。在長期惡劣且多變的復(fù)雜載荷作用下,發(fā)動機轉(zhuǎn)子易出現(xiàn)裂紋,且伴隨著裂紋的擴展又將對各型機組的正常穩(wěn)定運行造成影響,成為潛在的巨大安全隱患。因此,基于振動信號對裂紋轉(zhuǎn)子進行故障診斷具有重要現(xiàn)實意義。本文以斷裂力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)力強度因子為出發(fā)點,給出各型應(yīng)力強度因子的表達形式,建立應(yīng)變能釋放率與應(yīng)力強度因子之間的關(guān)系,結(jié)合卡式定理以及局部-全局坐標系各矩陣變換關(guān)系,利用Dimarogonas法求解固定坐標系中對應(yīng)的單元剛度。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中,以張開型應(yīng)力強度因子的正負來表述裂紋的周期性開合變化規(guī)律。以基于動力學(xué)相似設(shè)計的轉(zhuǎn)子為研究對象,研究了不同裂紋相對深度、傾斜角度、裂紋前緣形狀、不平衡力以及轉(zhuǎn)速對呼吸裂紋開合變化規(guī)律、單元剛度時變特性的影響。針對常開裂紋與呼吸裂紋兩種模型,分別研究了上述各參數(shù)對各自振動響應(yīng)特性、臨界轉(zhuǎn)速等的影響規(guī)律,并做了相互對比,分析二者的異同點。結(jié)果均表明:裂紋的出現(xiàn)在增大轉(zhuǎn)子基頻振動的同時,帶來了明顯的倍頻成分,其中以2倍頻最為明顯;由于裂紋“弱化”了轉(zhuǎn)子的剛度,引起了臨界... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 裂紋診斷與檢測技術(shù)研究進展
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 裂紋轉(zhuǎn)子時變剛度建模及計算方法
    2.1 引言
    2.2 裂紋單元剛度的計算
        2.2.1 裂紋單元剛度計算方法
        2.2.2 應(yīng)力強度因子的基本概念
        2.2.3 應(yīng)變能釋放率法單元剛度計算
    2.3 裂紋轉(zhuǎn)子的呼吸效應(yīng)
        2.3.1 裂紋的開閉模型
        2.3.2 基于開閉線理論的呼吸模型
        2.3.3 裂紋單元柔度變化特性分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 彈性支承-常開裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性研究
    3.1 引言
    3.2 彈性支承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)建模
        3.2.1 彈性軸段單元
        3.2.2 剛性圓盤單元
        3.2.3 軸承單元
        3.2.4 系統(tǒng)運動方程
        3.2.5 動力學(xué)響應(yīng)求解方法
    3.3 常開裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性及影響因素分析
        3.3.1 裂紋參數(shù)對時變剛度的影響
        3.3.2 裂紋深度對動力學(xué)特性的影響
        3.3.3 裂紋傾斜角度的影響
        3.3.4 裂紋前緣形狀的影響
        3.3.5 不平衡力的影響
        3.3.6 臨界轉(zhuǎn)速影響因素分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 彈性支承-呼吸裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性研究
    4.1 引言
    4.2 裂紋深度對動力學(xué)特性的影響
        4.2.1 裂紋深度對呼吸效應(yīng)的影響
        4.2.2 裂紋深度對單元剛度的影響
        4.2.3 裂紋深度對響應(yīng)特性的影響
    4.3 裂紋傾角對動力學(xué)特性的影響
        4.3.1 裂紋傾斜角度對呼吸效應(yīng)的影響
        4.3.2 裂紋傾斜角度對時變剛度的影響
        4.3.3 裂紋傾斜角度對響應(yīng)特性的影響
    4.4 裂紋前緣形狀對動力學(xué)特性的影響
        4.4.1 裂紋前緣形狀對呼吸效應(yīng)的影響
        4.4.2 裂紋前緣形狀對時變剛度的影響
        4.4.3 裂紋前緣形狀對響應(yīng)特性的影響
    4.5 轉(zhuǎn)速對裂紋轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響
        4.5.1 亞臨界轉(zhuǎn)速附近裂紋轉(zhuǎn)子的振動響應(yīng)
        4.5.2 臨界轉(zhuǎn)速附近裂紋轉(zhuǎn)子的振動響應(yīng)
    4.6 不平衡對轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響
        4.6.1 偏心距對轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響
        4.6.2 偏心相位角對轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響
    4.7 臨界轉(zhuǎn)速影響因素分析
    4.8 本章小結(jié)
第5章 裂紋轉(zhuǎn)子故障特征提取方法及實例分析
    5.1 引言
    5.2 裂紋轉(zhuǎn)子故障特征及分析方法
        5.2.1 轉(zhuǎn)子振動信號的分析方法
        5.2.2 裂紋轉(zhuǎn)子故障特征
    5.3 裂紋轉(zhuǎn)子實例分析
        5.3.1 無裂紋轉(zhuǎn)子振動特征分析
        5.3.2 裂紋轉(zhuǎn)子故障特征分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]斜裂紋轉(zhuǎn)子剛度特性分析[J]. 李志農(nóng),夏恒恒,肖堯先.  華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)
[2]裂紋轉(zhuǎn)子故障診斷的小波時頻分析方法[J]. 鄒劍,陳進,鄒軍,蒲亞鵬,牛軍川,耿遵敏.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2002(06)

博士論文
[1]斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性[D]. 林言麗.清華大學(xué) 2009

碩士論文
[1]橫向裂紋轉(zhuǎn)子的非線性振動特性及其穩(wěn)定性研究[D]. 翟鵬程.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[2]航空發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子—空心軸裂紋系統(tǒng)動力學(xué)特性分析[D]. 路振勇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]小波分析在汽輪機轉(zhuǎn)子故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 黃鼎鼎.東北大學(xué) 2011



本文編號：3158709