质量偏心对裂纹转子系统振动特性的影响研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,在非线性油膜力和流体激振力作用下建立了带有裂纹的转子系统的动力学模型,并推导了系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究了系统响应的分岔特性,分析了质量偏心对裂纹转子分岔特性的影响.结果表明:质量偏心越大,对裂纹转子系统响应的影响也越大.     

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.     

一类非线性周期振荡电路的分岔和混沌控制

基于基尔霍夫第一定律(KCL)建立了一类非线性周期振荡电路的数学模型,分析了周期激振力变化时对系统动力学行为的影响.通过计算Duffing系统时间序列的Lyapunov指数谱验证了对称性破缺分岔是倍周期分岔的前兆.通过仿真系统的分岔图、Lyapunov指数谱和利用Kaplan.Yorke猜想公式计算系统吸引子的Lyapunov维数,刻画出系统的周期运动和混沌运动.揭示了此类系统通向混沌的过程.最后,应用一种有效而又简易的控制方法对此类非线性电路中的混沌运动进行了控制.     

具有油膜轴承的柔性转子系统振动主动控制

利用油膜力近似公式,讨论了短油膜轴承支撑的转子在不平衡力作用下的非线性动力学特性,对短油膜轴承支撑的转子系统进行了不平衡力作用下油膜振荡的非线性分析.结果表明该系统产生了周期性倍分岔.应用鲁棒H∞控制理论对柔性转子-轴承系统振动主动控制进行了数值分析,为该类转子-轴承系统的设计提供了理论参考.     

间隙环流流体激振力的摄动求解方法

间隙五流流场控制方程是复杂的三维非线性偏微分方程组，本文基于紊流整体流动模型和Ｍｏｏｄｙ壁面摩擦系数方程，对间隙环流流场控制方程组进行了简化，并采用摄动法进行了分析求解，最后辅一实例计算了大小间隙环流的流体激振力动特性系数。     

大激振力作用下厚层水稳碎石压实特性研究

采用长安大学自主研发的大激振力振动成型机成型30 cm水稳碎石试件,与普通振动压实机成型的标准圆柱体试件进行压实特性对比分析;同时,结合浙江两龙高速实体工程对大激振力作用下厚层水稳碎石压实特性进行研究.研究发现:在大激振力作用下,厚层水稳碎石最大干密度明显提高,且基层上下部分压实度差异能得到有效控制.在保证最低压实度的前提下,大激振力可以增加碾压厚度.另外发现基层上下水泥剂量差别不大,且含石量分布具有一定的规律.在大激振力作用下水稳碎石连续性好,对阻止基层底部反射裂缝有积极作用.     

两自由度弹性碰撞系统的颤振运动及转迁规律

以一类两自由度含间隙弹性碰撞系统为研究对象,建立了弹性碰撞系统的力学模型,利用Runge-Kutta数值模拟算法,分析了系统在低频下单周期多碰撞周期运动及颤振运动特性,并揭示了p/1周期运动的saddle-node分岔和Grazing分岔.研究结果表明:随着激振频率的递减,p/1运动的碰撞次数p因Grazing分岔而逐一增加;随着激振频率的增加,p/1运动的碰撞次数p因saddle-node分岔而逐一减少;p/1和(p+1)/1周期运动间存在saddle-node分岔和Grazing分岔的频率迟滞和吸引子共存现象.在低频工况下,p/1运动的碰撞次数p足够大时,系统呈现出颤振特性,得出了系统由1/1周期运动到颤振的转迁规律.     

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.     

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.     

曲轴动压滑动轴承非线性油膜力解析方法

基于分离变量法、Sturm-Liouville理论与下游Reynolds边界条件, 提出了一种求解曲轴动压滑动轴承非线性油膜力的解析方法; 将轴承不可压缩流体动压润滑Reynolds方程的压力分布表示为特解加通解的形式; 运用分离变量法, 将油膜压力分布的特解和通解分别表示为周向分离函数和轴向分离函数相加和相乘的形式; 为了便于求解, 对油膜压力特解的周向分离函数进行Sommerfeld变换, 通过连续性条件确定油膜的终止位置角; 由于油膜压力通解的周向分离函数没有直接解的形式, 通过油膜厚度的逼近函数将油膜压力通解的周向分离函数转化为Sturm-Liouville型方程, 根据边界条件求得本征值和本征函数系, 通过三角函数的无穷级数展开表示油膜压力通解的周向分离函数; 采用含本征值的双曲正切函数表示油膜压力通解的轴向分离函数; 在润滑油膜的完备区域, 对油膜压力分布的解析表达式进行积分, 求得曲轴轴承的非线性油膜力。分析结果表明: 采用解析方法计算的非线性油膜力与有限差分法的计算结果吻合较好, 偏心率较小时非线性油膜力仅相差约5%;当轴承偏心率由0.2增大到0.6时, 油膜终止位置角的最大值减小了13.5%;当量纲为1的速度扰动由0增大到0.03时, 油膜终止位置角变化了3.3%;当本征值的个数不小于20时, 量纲为1的径向、切向通解油膜力的变化较小, 取值分别保持在-2.8、4.6附近。由此可见: 采用解析方法能够准确求解曲轴动压滑动轴承的非线性油膜力; 轴承偏心率对油膜破裂的影响较大, 且偏心率较大时油膜易破裂; 相对于轴承偏心率而言, 速度扰动对油膜破裂的影响较小; 当本征值的个数不小于20时, 油膜压力通解的计算精度较高, 能够满足工程需要。      

准零刚度隔振系统倍周期分岔研究

针对船舶机械隔振系统的特点,建立了准零刚度隔振系统动力学方程.运用谐波平衡法对系统的幅频特性及系统变分方程的稳定性进行了分析,从而得到了系统倍周期分岔点,运用延拓法得到了系统随激励力及准零刚度系统阻尼变化时的倍周期分岔规律.     

复合材料传动轴的弯曲振动分析

为改善直升机传动轴的动力学特性,研究了非惯性系下复合材料传动轴的弯曲振动问题.根据质心运动定理导出了非惯性系下两端支承的倾斜纤维增强复合材料传动轴的弯曲振动方程,用Galerkin法求得方程的解.在此基础上,分析了质量偏心、阻尼、惯性力和重力对振幅的影响.研究表明：复合材料传动轴比钢、铝合金传动轴同阶弯曲固有频率大,相邻阶之间不产生共振的频率范围大、静挠度小、振幅小.惯性力不变时,传动轴的最大横向位移等于惯性力和重力产生的静挠度与质量偏心产生的动挠度幅值之和;惯性力变化时,传动轴产生动挠度.     

一类存在间隙和摩擦的分段光滑振动系统的动力学特性

研究了简谐激励作用下含非光滑力学因素间隙和摩擦的两自由度振动系统的动力学.通过数值仿真揭示了该分段光滑振动系统随激振频率变化呈现的粘滞和非粘滞周期振动及分岔特点,分析了摩擦系数对系统周期冲击振动、分岔及滑移-粘滞状态的影响.     

DYNAMIC ANALYSIS OF 1150 MW NUCLEAR TURBINE-GENERATOR SYSTEM

ＤＹＮＡＭＩＣＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦ１１５０ＭＷＮＵＣＬＥＡＲＴＵＲＢＩＮＥ┐ＧＥＮＥＲＡＴＯＲＳＹＳＴＥＭＦａｎｇＺｈｉｃｈｕ（方之楚）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖ，Ｓｈａｎｇｈａｉ...     

A method to calculate and counterbalance the inertia force of slider-crank mechanisms in high-speed presses

A new method to calculate and counterbalance the inertia force of slider-crank mechanisms in high-speed mechanical presses was put forward. By analyzing the kinematic characteristics of a center-located slider-crank mechanism whose crank rotates at a constant angular velocity, the kinematic parameters of the slide, connecting rod and crank were formulated approximately. On the basis of the results above, three inertia forces and the input moment in the mechanism during its idle running were investigated and formulated by dynamic analysis. A verification experiment was performed on a slider-crank mechanism at a high-speed press machine. The forces derived from the established formulas were compared respectively with those obtained by the ADAMS software and the classical method of connecting rod mass substitution. It was experimentally found that the proposed formulas have an improved performance over related earlier techniques. By use of these results, a 1000 kN 1250 rpm four-point high-speed press machine was designed and manufactured. The slide of this press is driven by four sets of slider-crank mechanisms with symmetrical layout and opposite rotation directions to counterbalance the horizontal inertia forces. Four eccentric counterbalance blocks were designed to counterbalance the vertical force after their mass and equivalent eccentric radius were formulated. The high-speed press machine designed by the proposed counterbalance method has worked with satisfactory performance and good dynamic balance for more than four years in practical production.     

一类振荡电路的混沌及其控制

研究了一个振荡电路的混沌形成过程,并利用分岔图、Lyapunov指数图以及相图分析了该系统的混沌行为.利用分岔控制和x|x|控制等两种方法实现了系统的混沌控制,将系统的混沌行为有效地控制到稳热定的周期轨道.其中,在分岔控制方法下,对受控系统做出了控制参数的系统分岔图,由分岔图可以得到控制到np的周期轨道的取值范围,在这范围内适当选择数值,将电路系统控制到p-1,p-2,p-4,p-8等周期轨道.x|x|控制是对混沌动力系统增加一个具有分段二次函数x|x|形式的非线性反馈控制器.仿真结果表明,这两种方法对控制电路系统的可行性.     

摊铺机双振捣机构的仿真分析与改进

为了减小摊铺机振捣机构工作时产生的惯性力对熨平板箱体的不良影响,采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立摊铺机双振捣机构的动力学模型,分析前、后振捣梁的相位差与惯性力的关系,并根据仿真结果对现有振捣机构的偏心轴和偏心套参数提出改进建议。     

组合载荷作用下动车牵引电机转子系统弯扭耦合振动特性

为了研究组合载荷作用下动车组用牵引电机转子弯扭振动机理和识别典型故障特征, 依据动车牵引电机结构特点, 将其转子结构离散化为集总质量盘轴系统, 得到了电机转子系统的10自由度弯扭力学模型; 考虑定转子静动气隙偏心引起的不平衡磁拉力、转子质量偏心引起的机械不平衡力、转子重力以及电机驱动转矩和负载转矩等径向和扭转载荷作用, 利用拉格朗日方程法建立了牵引电机转子系统弯扭耦合运动微分方程; 基于Runge-Kutta法求解和分析了不同组合载荷工况作用下的转子系统弯扭振动特性。分析结果表明: 由转子质量偏心造成的系统弯扭自由度耦合关系, 使得牵引电机转子系统的弯扭振动特性受到转子径向和扭转载荷的共同影响, 且影响规律符合转子质量偏心耦合规律; 在全部径向和扭转载荷作用下, 牵引电机转子的径向振动包含零频、转频、二倍转频、弯振固有频率、二倍供电频、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率与转频组合等频率成分, 其中转频成分对应的弯振幅值最大, 而脉动转矩频率与转频的组合频率的振幅非常小, 说明脉动转矩对牵引电机转子径向振动的贡献并不明显; 在全部载荷作用下牵引电机转子的扭转振动包含转频、二倍转频、弯振固有频率与转频组合、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率等频率成分, 其中脉动转矩频率成分对应的扭振幅值最大, 其次由重力和不平衡磁拉力引起的转频成分对应的扭振幅值也较大, 且基本具有同一数量级, 表明它们对扭振的贡献均不能忽略。      

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.