本文關(guān)鍵詞：基于分?jǐn)?shù)階微積分的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51075372，50775208，51265039)，江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(No. GJJ12405)和湖南省機(jī)械設(shè)備健康維護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(201204)資助下，針對(duì)傳統(tǒng)整數(shù)階微積分在裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模中存在的不足，提出了基于分?jǐn)?shù)階微積分的裂紋轉(zhuǎn)子故障診斷方法，并對(duì)分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了仿真研究和實(shí)驗(yàn)研究，并取得了很好的創(chuàng)新性成果。本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1、論述了分?jǐn)?shù)階微積分定義和性質(zhì)、分?jǐn)?shù)階微積分算子的離散化方法以及分?jǐn)?shù)階微積分與整數(shù)階微積分的區(qū)別和聯(lián)系。 2、在非線性渦動(dòng)下，建立了分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，討論了分?jǐn)?shù)階階次、轉(zhuǎn)速和裂紋深度對(duì)分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響，研究結(jié)果表明，分?jǐn)?shù)階階次的改變對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性有很大的影響，因此，可以通過(guò)改變分?jǐn)?shù)階階次來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性；隨著轉(zhuǎn)速比的增大，系統(tǒng)依次經(jīng)歷混沌運(yùn)動(dòng)、倍周期運(yùn)動(dòng)和單周期運(yùn)動(dòng)，1X、2X和3X等成分相繼出現(xiàn)，轉(zhuǎn)軸的變形顯著變大，渦動(dòng)行為比較復(fù)雜，裂紋轉(zhuǎn)子將呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性行為；裂紋深度比較小時(shí)，引起的轉(zhuǎn)子剛度變化量不大，一般不會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的分叉與混沌現(xiàn)象。隨著裂紋深度的加深，轉(zhuǎn)子的剛度減小，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)呈現(xiàn)復(fù)雜的振動(dòng)特性，裂紋故障特征越來(lái)越明顯，，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由單周期運(yùn)動(dòng)變換到混沌狀態(tài)，二倍頻分量占主導(dǎo)地位，同時(shí)，其他倍頻分量也相繼出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了建立的模型的準(zhǔn)確性。另外，利用數(shù)值方法對(duì)比研究了在相同條件下整數(shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，得出分?jǐn)?shù)階模型能更豐富的反映轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的裂紋故障信息。 3、結(jié)合在分?jǐn)?shù)階微積分的基礎(chǔ)上建立的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型和小波尺度譜，提出了基于小波尺度譜的分?jǐn)?shù)階阻尼的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法，并討論了不同的裂紋深度下分?jǐn)?shù)階阻尼的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的小波尺度譜和重分配尺度譜特性。仿真結(jié)果表明，提出的方法對(duì)裂紋故障敏感，能有效地提取裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的故障信息。最后用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。 4、應(yīng)用應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法求解了斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度，建立了分?jǐn)?shù)階阻尼斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，用龍格庫(kù)塔法和連分式Euler法對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值仿真，討論了分?jǐn)?shù)階階次、轉(zhuǎn)速和裂紋深度對(duì)斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響，結(jié)果表明，隨著分?jǐn)?shù)階階次的增大，扭轉(zhuǎn)激勵(lì)頻率幅值明顯增大；隨著轉(zhuǎn)速的增加，一倍頻成分逐漸變大，二倍頻成分變小，其他頻率成分無(wú)太大變化，軸心軌跡圖從內(nèi)8字型逐漸變?yōu)闆](méi)有重疊在一起的橢圓型；隨著斜裂紋深度加深，裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)橫向響應(yīng)頻率幅值隨之增大，二倍頻頻率成分顯著增大，出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)激勵(lì)頻率成分和其他耦合頻率成分，并用實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：分?jǐn)?shù)階微積分 裂紋轉(zhuǎn)子 故障診斷 動(dòng)力學(xué)特性 小波尺度譜
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH165.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題的提出及其意義10-11
• 1.2 裂紋轉(zhuǎn)子故障診斷的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 裂紋模型及裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 裂紋轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 轉(zhuǎn)子裂紋故障信號(hào)處理方法研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 分?jǐn)?shù)階微積分的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新之處18-20
• 1.4.1 論文的主要內(nèi)容18-19
• 1.4.2 論文的創(chuàng)新之處19-20
• 第2章 分?jǐn)?shù)階微積分的理論基礎(chǔ)20-29
• 2.1 概述20
• 2.2 分?jǐn)?shù)階微積分的定義及其性質(zhì)20-23
• 2.2.1 特殊函數(shù)20-21
• 2.2.2 分?jǐn)?shù)階微積分的定義21-23
• 2.2.3 分?jǐn)?shù)階微積分的常用性質(zhì)23
• 2.3 分?jǐn)?shù)階微積分算子的離散化方法23-27
• 2.3.1 生成函數(shù)24
• 2.3.2 生成函數(shù)的展開方法24-27
• 2.4 分?jǐn)?shù)階微積分與整數(shù)階微積分的區(qū)別與聯(lián)系27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于分?jǐn)?shù)階微積分的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性29-44
• 3.1 概述29-30
• 3.2 非線性渦動(dòng)下的分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型的建立30-32
• 3.3 分?jǐn)?shù)階微積分的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的仿真研究32-38
• 3.3.1 分?jǐn)?shù)階階次對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響32-35
• 3.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響35-37
• 3.3.3 裂紋深度對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響37-38
• 3.4 實(shí)驗(yàn)研究38-40
• 3.5 分?jǐn)?shù)階微積分與整數(shù)階微積分的比較40-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 分?jǐn)?shù)階阻尼裂紋轉(zhuǎn)子的小波尺度譜分析方法研究44-51
• 4.1 概述44
• 4.2 小波尺度譜的定義和算法44-47
• 4.3 仿真研究47-49
• 4.4 實(shí)驗(yàn)研究49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于分?jǐn)?shù)階阻尼的斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究51-67
• 5.1 概述51
• 5.2 裂紋轉(zhuǎn)子的剛度模型51-56
• 5.2.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法的基本原理51-52
• 5.2.2 帶有 45 度斜裂紋轉(zhuǎn)軸的附加柔度52-56
• 5.3 分?jǐn)?shù)階阻尼斜裂紋轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性56-65
• 5.3.1 分?jǐn)?shù)階階次對(duì)分?jǐn)?shù)階阻尼斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響58-60
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)分?jǐn)?shù)階阻尼斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響60-63
• 5.3.3 裂紋深度對(duì)分?jǐn)?shù)階阻尼斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響63-65
• 5.4 實(shí)驗(yàn)研究65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于分?jǐn)?shù)階微積分的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：294120