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裂紋轉(zhuǎn)子彎—扭耦合振動(dòng)建模及分析

發(fā)布時(shí)間:2017-10-12 08:09

  本文關(guān)鍵詞:裂紋轉(zhuǎn)子彎—扭耦合振動(dòng)建模及分析


  更多相關(guān)文章: 彎扭耦合 裂紋故障 歐拉和鐵木辛柯梁?jiǎn)卧?/b> 柔度系數(shù) 剛度矩陣


【摘要】:旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)部門(mén)中使用最為廣泛的一類機(jī)械設(shè)備。隨著社會(huì)的發(fā)展需要,旋轉(zhuǎn)機(jī)械正朝著高速、重載、自動(dòng)化及其功能多樣化的方向不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵部件,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題甚至?xí)ぐl(fā)這類旋轉(zhuǎn)設(shè)備的各種故障,輕則影響工作效率,嚴(yán)重時(shí)造成經(jīng)濟(jì)損失甚至引發(fā)機(jī)毀人亡。這些事故引發(fā)的社會(huì)危害是不可估量的,因此對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性研究就顯得及其重要了。 首先,本文轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)建模以經(jīng)典的Jeffcott裂紋轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象,分析了系統(tǒng)的受力和振動(dòng)響應(yīng)。本文研究存在橫向表面和斜向(傾斜角為450)裂紋轉(zhuǎn)子的彎-扭耦合振動(dòng)建模,并對(duì)裂紋引發(fā)的轉(zhuǎn)子變剛度特性進(jìn)行綜合分析。轉(zhuǎn)子建模采用歐拉梁和鐵木辛柯梁兩種單元模型,考慮了軸向力、截面剪力、彎矩以及扭矩作用下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的六個(gè)方向的自由度。裂紋單元的剛度矩陣采用柔度系數(shù)法導(dǎo)出,而柔度系數(shù)則由應(yīng)變能理論求得,在此基礎(chǔ)上,對(duì)一些影響裂紋轉(zhuǎn)子剛度變化的主要因素如裂紋深度,梁?jiǎn)卧L(zhǎng)度等進(jìn)行了數(shù)值分析。 其次,分析了裂紋的開(kāi)閉機(jī)理和特性,在理論分析的前提下,用數(shù)值方法分析了呼吸裂紋的彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以及彎扭耦合振動(dòng)的動(dòng)力響應(yīng)。與橫向裂紋相比,斜裂紋在Euler和Timoshenko梁模型單元中,柔度矩陣系數(shù)發(fā)生變化的項(xiàng)不盡相同;斜向裂紋轉(zhuǎn)子模型中的Euler梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚊](méi)有為零的系數(shù)項(xiàng)。并對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子在不同梁?jiǎn)卧P筒煌鸭y形式下的柔度矩陣及剛度矩陣進(jìn)行了分析對(duì)比。 最后,在轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)具有橫向表面裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了非線性動(dòng)力學(xué)特性的模擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)偏心量轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響進(jìn)行定性分析,即分別對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子在不平衡無(wú)碰摩激勵(lì)下和不平衡碰摩激勵(lì)下的彎曲和扭轉(zhuǎn)方向上的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,對(duì)獲得的振動(dòng)信號(hào)通過(guò)快速傅里葉變換(FFT),瞬時(shí)頻率(IF)和希爾伯特黃變換(HHS)進(jìn)行處理分析。并與前面的仿真結(jié)果對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】:彎扭耦合 裂紋故障 歐拉和鐵木辛柯梁?jiǎn)卧?/strong> 柔度系數(shù) 剛度矩陣
【學(xué)位授予單位】:江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TH113.1
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-6
  • 目錄6-8
  • 第一章 緒論8-19
  • 1.1 研究背景與選題依據(jù)8-10
  • 1.1.1 研究背景8-9
  • 1.1.2 選題依據(jù)9-10
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)10-16
  • 1.2.1 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡故障診斷的研究現(xiàn)狀10-11
  • 1.2.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)靜碰摩故障診斷的研究現(xiàn)狀11-12
  • 1.2.3 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不對(duì)中故障診斷的研究現(xiàn)狀12-13
  • 1.2.4 轉(zhuǎn)子-軸承系裂紋故障振動(dòng)的研究現(xiàn)狀13-15
  • 1.2.5 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)彎-扭耦合振動(dòng)研究現(xiàn)狀15-16
  • 1.3 主要研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線及創(chuàng)新之處16-19
  • 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16-17
  • 1.3.2 技術(shù)路線17
  • 1.3.3 創(chuàng)新之處17-19
  • 第二章 橫向裂紋轉(zhuǎn)子的建模19-31
  • 2.1 前言19
  • 2.2 模型的建立19-21
  • 2.3 Euler梁?jiǎn)卧P拖聞偠忍匦?/span>21-23
  • 2.4 Timoshenko梁?jiǎn)卧P拖聞偠忍匦?/span>23-25
  • 2.5 兩種梁?jiǎn)卧聞偠染仃嚨臄?shù)值分析25-30
  • 2.5.1 柔度矩陣系數(shù)特性26-29
  • 2.5.2 剛度矩陣系數(shù)特性29-30
  • 2.6 本章小結(jié)30-31
  • 第三章 斜向裂紋轉(zhuǎn)子的建模31-41
  • 3.1 前言31
  • 3.2 模型的建立31-32
  • 3.3 Euler梁?jiǎn)卧P拖聞偠忍匦?/span>32-35
  • 3.4 Timoshenko梁?jiǎn)卧P拖聞偠忍匦?/span>35-38
  • 3.5 橫裂紋與斜裂紋下剛度矩陣的對(duì)比分析38-40
  • 3.6 本章小結(jié)40-41
  • 第四章 裂紋轉(zhuǎn)子彎-扭耦合振動(dòng)分析41-50
  • 4.1 前言41
  • 4.2 系統(tǒng)模型與運(yùn)動(dòng)方程41-42
  • 4.3 彎曲和扭轉(zhuǎn)方向上耦合振動(dòng)分析42-48
  • 4.3.1 無(wú)裂紋無(wú)扭轉(zhuǎn)激勵(lì)下轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)42-44
  • 4.3.2 無(wú)裂紋有扭轉(zhuǎn)激勵(lì)下轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)44
  • 4.3.3 無(wú)扭轉(zhuǎn)激勵(lì)裂紋轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)44-46
  • 4.3.4 裂紋轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)激勵(lì)下的不平衡振動(dòng)46-48
  • 4.4 本章小結(jié)48-50
  • 第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證50-59
  • 5.1 前言50
  • 5.2 系統(tǒng)模型和運(yùn)動(dòng)方程50-51
  • 5.3 實(shí)驗(yàn)裝置51-52
  • 5.4 希爾伯特黃變換52-54
  • 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-58
  • 5.6 本章小結(jié)58-59
  • 第六章 結(jié)論與展望59-61
  • 6.1 結(jié)論59-60
  • 6.2 不足與展望60-61
  • 致謝61-62
  • 參考文獻(xiàn)62-66
  • 個(gè)人筒歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果66-67

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6 李R,

本文編號(hào):1017591



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