【摘要】：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)類(lèi)兵器的核心部件,工作在高溫、高轉(zhuǎn)速等復(fù)雜環(huán)境中,易產(chǎn)生損傷破壞等問(wèn)題,轉(zhuǎn)子裂紋是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一旦發(fā)生故障,會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和安全造成巨大傷害,因此研究裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性,對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。運(yùn)用ABAQUS軟件建立裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)三維實(shí)體有限元模型;根據(jù)實(shí)際應(yīng)用改進(jìn)了傳統(tǒng)鉸支支撐方式;采用XFEM方法模擬裂紋,選取了合適的裂紋斷裂和損傷準(zhǔn)則;對(duì)網(wǎng)格劃分、動(dòng)態(tài)分析以及擴(kuò)展、振動(dòng)參數(shù)的提取進(jìn)行了研究�；诹鸭y轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型,分析了重力、高轉(zhuǎn)速、裂紋、裂紋角度對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響;研究表明:由于重力的作用,豎直方向比水平方向的振動(dòng)幅值大,軸心軌跡為規(guī)則的橢圓;揭示了高轉(zhuǎn)速影響下系統(tǒng)出現(xiàn)了復(fù)雜的非線(xiàn)性現(xiàn)象;裂紋的存在引起轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性的改變,2X和3X等高倍頻成分被激發(fā),軸心軌跡出現(xiàn)變形;總結(jié)了不同角度裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特點(diǎn),深入研究了 45°裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)速變化的振動(dòng)特性規(guī)律。結(jié)合無(wú)裂紋、30°和45°裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)模態(tài)實(shí)驗(yàn),探究了三種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性,驗(yàn)證了裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)仿真分析結(jié)論的正確性和可靠性。系統(tǒng)性分析了不同裂紋深度、轉(zhuǎn)速、溫度及偏心質(zhì)量對(duì)直裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律,作出性能評(píng)價(jià);研究表明:低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),可根據(jù)頻域圖倍頻幅值的改變來(lái)檢測(cè)直裂紋深度的變化;轉(zhuǎn)速低于第一階彎曲臨界轉(zhuǎn)速時(shí),裂紋所引起振動(dòng)響應(yīng)占主要作用,當(dāng)轉(zhuǎn)速接近或等于第一階彎曲臨界轉(zhuǎn)速時(shí),圓盤(pán)偏心引起的振動(dòng)響應(yīng)占主導(dǎo),掩蓋了裂紋引起的振動(dòng)特性;隨著溫度的增加,頻域圖3X幅值增長(zhǎng)最明顯,軸心軌跡變形程度高;由于偏心質(zhì)量的增大,頻域圖出現(xiàn)較多分?jǐn)?shù)頻成分,軸心軌跡變形較明顯,非線(xiàn)性現(xiàn)象增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TJ03
【圖文】：

圖１．１．１斷裂失效軸邐圖１．１．２裂紋轉(zhuǎn)軸逡逑１．２國(guó)內(nèi)外研宄現(xiàn)狀逡逑自上世紀(jì)７０年代開(kāi)始，各國(guó)科研人員對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性開(kāi)展了研究，并取得逡逑了一系列研宄成果和理論體系。ＡＬ－ＳｈｕｄｅｉｆａｔＭＡ［⑵采用有限元模型研宄開(kāi)裂紋轉(zhuǎn)子逡逑的彎曲應(yīng)力波動(dòng)性；Ｄａｒｐｅ［１３］應(yīng)用Ｄｉｍａｒｏｇｏｎａｓ理論對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性以及開(kāi)閉規(guī)逡逑律進(jìn)行了詳細(xì)的分析；ＳｉｈＧＣ等首先假設(shè)裂紋位于轉(zhuǎn)盤(pán)根部，并對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的陀逡逑螺效應(yīng)和軸承支承剛度進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，運(yùn)用有限元法等計(jì)算方法對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了逡逑詳細(xì)分析，提出將裂紋轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)化為線(xiàn)性系統(tǒng)的有效處理方法。目前，已有很多學(xué)者對(duì)逡逑裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立和推導(dǎo)，然而對(duì)于工程實(shí)踐中，大量的數(shù)值計(jì)算模逡逑擬需要具備較多的學(xué)術(shù)知識(shí)和理論體系，但不能直觀(guān)的觀(guān)測(cè)裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)三維實(shí)體模逡逑型，不具有可操作性和靈活性。逡逑往往很多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)都在惡劣的環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度和轉(zhuǎn)速等因素對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響逡逑必不可少。巡飛彈工作環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)期處于高溫、高轉(zhuǎn)速等條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致航逡逑空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子等部件在工作中時(shí)常會(huì)產(chǎn)生熱彎曲以及熱變形，這些問(wèn)題通常會(huì)引逡逑

（ａ）表面裂紋邐（ｂ）穿透裂紋邐（ｃ）深埋裂紋逡逑圖２．１．１按裂紋的幾何特征分類(lèi)逡逑對(duì)于轉(zhuǎn)子、圓柱體等圓截面物體所產(chǎn)生的表面裂紋，即三維裂紋，通常將該裂紋逡逑作以下三種情況進(jìn)行簡(jiǎn)化：直前緣裂紋、半橢圓前緣裂紋和半圓形前緣裂紋，如圖２．１．２逡逑所示。逡逑呡趣邋Ｑ逡逑（ａ）直前緣裂紋邐（ｂ）半橢圓前緣裂紋邐（ｃ）半圓形前緣裂紋逡逑圖２．１．２轉(zhuǎn)子裂紋的前緣特征分類(lèi)逡逑（ａ）直前緣裂紋：該裂紋的邊為直線(xiàn)，為了有限元仿真分析計(jì)算方便，現(xiàn)有研宄逡逑中關(guān)于該型裂紋的處理方式通常是將其設(shè)置為直線(xiàn)。逡逑（ｂ）半橢圓前緣裂紋：該型裂紋在實(shí)際疲勞擴(kuò)展中，其擴(kuò)展路徑近似為橢圓邊，逡逑且工近。逡逑

２裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型的建立邐碩士學(xué)位論文逡逑／＾￣邋／Ｉ邋Ｉ－邐￣￣／１邋ｒ－邋ｉｉ／：邋ｎ邋＾—／Ｉ邋ｆ逡逑卜：＂心廣。舅逡逑＾邐［／邋Ｎ邋：：＇－ｙＱ邋＜■■：．］邐／邐｜邐邐／邐■邋：邋．邋；邋．邋１．．逡逑（ａ）表面裂紋邐（ｂ）穿透裂紋邐（ｃ）深埋裂紋逡逑圖２．１．１按裂紋的幾何特征分類(lèi)逡逑對(duì)于轉(zhuǎn)子、圓柱體等圓截面物體所產(chǎn)生的表面裂紋，即三維裂紋，通常將該裂紋逡逑作以下三種情況進(jìn)行簡(jiǎn)化：直前緣裂紋、半橢圓前緣裂紋和半圓形前緣裂紋，如圖２．１．２逡逑所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753664