关于对流体激振及离心叶轮转子分岔特性的研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子系统,并考虑到系统流体激振力,采用短轴承非线性油膜力模型,求出了在非线性油膜力作用下的运动微分方程,采用Runge-Kutte法计算了转子在不同转速下的响应,通过分岔图,轨迹图,相图和Poincare映射图,研究了转子系统的分叉特性.并通过改变系统参数质量偏心,做了系统分岔特性的比较,结果表明流体激振力和质量偏心将影响系统的稳定性能.     

磁悬浮裂纹转子-轴承碰摩系统的动力学特性

为了研究磁悬浮裂纹转子-轴承碰摩系统的动力学特性,采用数值积分法,利用分岔图、时间响应图、Poincaré截面图和相图,首先探究裂纹深度A和裂纹角对β系统产生的影响,其次探明刚度比K、偏心量比U和库伦滑动摩擦系数μ对裂纹磁悬浮转子动力学的影响.结果表明:当磁悬浮转子出现裂纹时,随着裂纹的加深,转子的刚度会被裂纹的扩展所弱化,引发转子剧烈震动导致失稳,此外裂纹深度较大时,偏心量比U和库伦滑动摩擦系数μ对系统运动状态产生微弱的影响.     

不对称裂纹轴承转子系统的非线性动力学

转子出现裂纹时,切向刚度的变化对动力学响应有非常大的影响,为探明振动响应的改变规律,研究油膜力作用下不对称裂纹轴承转子系统的动力学行为.首先建立系统的动力学模型,其次采用数值积分法求解系统的非线性振动响应,综合利用分岔图、Pioncare截面图、时间响应图分析裂纹角和裂纹深度对系统运动状态的影响.研究表明:在亚临界转速区域内,裂纹角和裂纹深度对系统的振动响应影响不大;在超临界转速区域,裂纹疲劳损伤对系统的非线性响应影响较大,低周期、高周期、拟周期以及混沌振动响应交替出现.     

考虑油膜力-碰摩力耦合的双盘转子系统动力学行为

考虑非线性油膜力-碰摩力耦合的双盘转子-轴承系统动力学模型.采用四阶Runge-Kutta法对该系统进行数值求解,结合相图、poincaré映射图、分岔图、最大碰摩力图,着重分析了转速和润滑油粘度的变化对系统响应及稳定性的影响.结果表明:不同转速下系统会出现多周期、概周期、混沌等复杂动力学行为.在低转速下,系统经历Hopf分岔进入概周期运动;中速阶段,系统会产生阵发性混沌运动,并历经逆倍周期分岔及Neimark-Sacker分岔进入概周期运动.润滑油粘度的增大,能够提高系统的稳定性,降低转子与定子间的最大碰摩力,使阵发性混沌区域逐渐后移且缩小.     

含有碰摩故障的双盘转子系统非线性行为

在考虑转子重力、碰摩力的基础上,建立含有碰摩故障的双盘转子系统的动力学模型,推导其运动微分方程.引入变步长四阶龙格-库塔法进行数值求解,获得系统的分岔图、轴心轨迹图和Poincaré截面映射图,进而揭示系统的分岔特性和通向混沌的途径.     

呼吸式裂纹转子系统非线性动力学特性分析

综合考虑磨损故障和裂纹故障等因素,建立含故障的两端刚性支撑的呼吸式裂纹转子模型,并运用四阶变步长Runge-Kutta法对含碰摩的呼吸式裂纹转子模型的动力学方程进行数值求解.得到了呼吸式裂纹转子系统在碰磨故障存在的情况下,不同裂纹角对应的分岔图,相图,Poincaré截面投影图,直观显示呼吸式裂纹转子系统的动力学行为.研究结果表明,随着无量纲频率的减小,系统通常经周期倍化分岔序列进入混沌,并且呼吸式裂纹的裂纹角越大,系统碰摩越严重.     

单自由度非惯性系内转子系统的动力学特性研究

建立了单自由度非惯性系内质量不平衡转子系统的动力学方程,数值研究和分析了非惯性系作等加速和变加速运动时转子系统的响应.结果表明,转子系统的支承处于单自由度非惯性系内时,系统的不平衡振动响应会受到非惯性系运动特性的影响,转子原有壳体的系统可能会因非惯性系的运动而发生转子与静子的碰摩.     

水轮发电机组轴系松动-碰摩耦合故障的动态响应

为研究非线性因素引起水轮发电机组轴承松动和转子碰摩故障,考虑定子与基础间的连接刚度和阻尼,建立了轴承松动与转子碰摩耦合故障下,具有6自由度的水轮发电机组轴系动力学模型.通过分岔图、Poincaré映射图和幅值谱图,分析了机组轴系随转频比和转子质量偏心变化的非线性动态响应.研究表明:机组转子和松动轴承有周期1运动、周期3运动及复杂的拟周期运动;在1/3倍频处存在幅值较大的低频谐波分量;随着转子质量偏心的增大,转子与定子间发生碰摩的区域不断增大,其动力学响应趋于复杂.     

单自由度非惯性系内转子系统的动刀学特性研究

建立了单自由度非惯性系内质量不平衡转子系统的动力学方程，数值研究和分析了非惯性系作等加速和变加速运动时转子系统的响应．结果表明，转子系统的支承处于单自由度非惯性系内时，系统的不平衡振动响应会受到非惯性系运动特性的影响，转子原有壳体的系统可能会因非惯性系的运动而发生转子与静子的碰摩．     

泥泵转子轴系统振动特性的分析

采用有限元法对1750m^3／h挖泥船泥泵转子轴系统进行了振动特性分析,建立了转子轴系统的有限元模型,对其进行了模态分析和谐响应分析．讨论了转子轴系统的偏心质量矩和轴承刚度对系统振动响应的影响．利用轴心轨迹法进行了挖泥船泥泵的实际振动测量,测量结果与理论计算结果较为一致,验证了理论计算的正确性．     

Numerical analysis of nonlinear rotor-bearing-seal system

The system state trajectory, Poincard maps, largest Lyapunov exponents, frequency spectra and bifurcation diagrams were used to investigate the non-linear dynamic behaviors of a rotor-bearing-seal coupled system and to analyze the influence of the seal and bearing on the nonlinear characteristics of the rotor sys- tem. Various nonlinear phenomena in the rotor-bearing-seal system, such as periodic motion, double-periodic motion, multi-periodic motion and quasi-periodic motion were investigated. The results may contribute to a further understanding of the non-linear dynamics of the rotor-bearing-seal coupled system.     

有黏结预应力梁中预应力筋的几何非线性分析

以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线刚度矩阵,从而获得混凝土梁元与预应力束杆元在结构坐标系中的组合单元切线刚度矩阵;编制了程序,对预应力钢筋混凝土悬臂梁进行几何非线性分析;与ANSYS计算结果比较表明,提出的方法在非线性程度很高时仍能获得高精度数值解,具有对单元数量不敏感,预应力作为非保守荷载的特点容易被计入的优点。     

Dynamic Analysis of Micro-machined Diamagnetic Stable Permanent Magnet Levitation System

A novel micro-machined diamagnetic stable levitation system (MDSLS) which is composed of a free permanent magnetic rotor, a ring lifting permanent magnet and two diamagnetic stabilizers was presented. The static and dynamic stable characters of MDSLS were analyzed. The coupled non-linear differential equations were used to describe six-degree-of-freedom motion of the levitated rotor, and the equivalent surface current and combined diamagnetic image current method were utilized to model the interaction forces and torques between the lifting permanent magnet and rotor permanent magnet and also between the rotor permanent magnet and diamagnetic substrates. Because of difficulty to get analytical solution, the numerical calculation based on Runge-Kutta method was used to solve the dynamic model. The vibration frequencies were identified by fast Fourier transform (FFT) analysis. According to their resonance characteristics and parameters, the translational and angular dynamic stiffness were also calculated. The results show that the levitation of the rotor in MDSLS is stable, and the MDSLS is potential for the application in levitation inertial sensor.     

两万吨列车纵向动力学性能预测

开发了基于空气制动系统仿真的列车纵向动力学仿真程序．通过单车撞击试验获得缓冲器本构关系,通过仿真获得1＋2＋1编组两万吨列车制动特性．计算了两万吨列车车钩力分布特性,在受力特点上看,1＋2＋1编组列车在制动时可以看作中间分界的两段列车,每段列车前部受压,后部受拉．最大车钩力发生在列车的约1／8处,最大拉钩力发生在列车的约7／8处．后部机车滞后于前部机车制动,将使受压车辆数目增多,最大压钩力增加、发生位置后移,最大拉钩力变化不大．车钩间隙越大,车钩力越大．初速度越高,车钩力越小．     

参激屈曲梁非线性现象的数值模拟

研究了一端固定一端滑动承受轴向简谐载荷的屈曲梁的非线性振动现象,建立了系统的非线性偏微分控制方程,利用Galerkin法,得到微分动力系统,采用数值模拟研究了系统基本参数共振和主参数共振的两种情况,得到了响应的时间历程及相图,揭示了系统的倍周期分岔、暂态混沌和混沌运动等复杂动力学行为.     

随机齿侧间隙的齿轮系统非线性动力学分析

建立了随机齿侧间隙的单自由度齿轮系统的非线性动力学模型,利用变步长Runge-Kutta法对系统在确定齿侧间隙和随机齿侧间隙两种情况下的运动微分方程分别进行了数值求解,结合系统随量纲-间隙平均值变化的分岔图、相图及Poincaré映射图,分析了系统在确定齿侧间隙和随机齿侧间隙两种情况下的动力学特性,在此基础上研究了随机干扰对齿轮系统的动力学影响,发现随机干扰对系统的周期运动影响较大,对系统的倍化分岔过程影响显著,而对系统的混沌运动影响较小.     

带滞变支撑悬臂输流管的稳定性

为了研究带滞变支撑输流管的非线性动力特性,基于Hamilton原理将滞变支撑的虚功引入管道的能量方程,导出了该系统的动力学方程,编制了相应的数值计算程序,研究了输流管的复杂动力响应及滞变特性参数对系统动力特性的影响.结果表明:带滞变支撑的悬臂输流管表现出极其复杂的动力学行为,当无量纲流速相继达到9.5、14.6、15.5与17.2时,结构响应将分别呈现屈曲、颤振、混沌以及跳跃现象;支撑的耗能特性越强,系统的复杂响应参数范围越宽.     

直齿圆柱齿轮副动力学特性分析

利用拉格朗日方程建立了含间隙直齿圆柱齿轮副的动力学模型,通过齿轮轮齿弹性变形的原理数值计算建立了时变刚度的数学模型.利用4~5阶Runge-Kutta数值积分法对系统进行了数值求解.结合Poincaré映射图、相图、FFT频谱图、系统分岔图分析了系统随激励频率和阻尼变化时的动力学行为,发现了其稳定周期运动和倍周期运动及混沌运动.通过齿轮冲击模型数值计算,找出了不同初值情况下的冲击状态.     

波流联合作用下隔水套管的涡激非线性振动

考虑流及波流联合作用,研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型,计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程.采用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态,提出了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法.以东海勘探3号钻井隔水套管为例,研究了流引起的主共振和波流联合引起的组合共振.计算结果表明:流对套管的动力响应占主导地位,而波的影响不大.分析了前四阶模态、升力系数、流体阻尼系数对套管动力响应的影响.揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性.