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复杂转子系统若干动力学特性的研究

作　者: 韩放
导　师: 袁惠群
学　校: 东北大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 复杂转子系统传递矩阵—模态综合法稳态温度场碰摩非线性特性混沌
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要

旋转机械作为工业部门中最为重要的机械设备之一,在汽轮机、航空发动机等诸多机械中有着广泛的应用。实际的转子系统一般都具有十分复杂的几何结构,同时由于频繁的起停以及其他工作原因会使转子系统的动力特性发生改变,因此采用适当的方法对复杂转子系统进行动力学分析就显得尤为重要。此外,复杂转子系统碰摩故障的频繁发生也使研究系统的碰摩非线性动力特性具有十分重要的意义。本文以带有一定工程意义的复杂转子系统为模型,结合传递矩阵法与模态综合法的优点,利用传递矩阵——模态综合法求解了复杂转子系统的动力特性,利用ANSYS有限元软件对算例进行分析,验证传递矩阵——模态综合法所得结果的正确性,同时研究了在稳态温度场下复杂转子系统的动力特性,并借用模态综合法的思想,在缩减转子系统自由度的基础上,分析了多盘转子系统的非线性特性。具体工作如下：(1)利用传递矩阵——模态综合法分析了双转子系统以及带有畸形结构的双转子系统的临界转速、振型和稳态不平衡响应,通过与传递矩阵——阻抗耦合法结果的对比以及与利用ANSYS有限元分析软件得到的结果的对比,说明了在分析复杂转子系统中传递矩阵——模态综合法的优越性及准确性。(2)利用传递矩阵——模态综合法分析了复杂转子系统在稳态温度场下,由于温度应力和热变形所引起的系统动力特性的改变。对比不考虑温度影响下系统的临界转速、振型和不平衡响应结果,说明系统温度变化的不可忽略性。(3)借用模态综合法的思想研究复杂转子系统的非线性碰摩问题,以带有六个盘的单转子系统为例,在进行模型简化缩减自由度的基础上,分析了其在发生碰摩时的非线性动力特性,并讨论在不同盘发生碰摩时以及不同参数对系统非线性动力特性的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外对转子系统分析方法的研究现状  11-12
  1.3 国内外对热振动问题的研究现状  12-13
  1.4 国内外对碰摩问题的研究现状  13-14
  1.5 本文研究的主要内容  14-16
第2章利用传递矩阵—模态综合法分析复杂转子系统的动力特性  16-36
  2.1 引言  16
  2.2 利用传递矩阵—模态综合法分析双转子系统的动力特性  16-29
    2.2.1 传递矩阵—模态综合法的基本原理  16-22
    2.2.2 临界转速及振型的求解  22-26
    2.2.3 稳态不平衡响应的求解  26-29
  2.3 利用传递矩阵—模态综合法分析带有畸形结构的转子系统的动力特性  29-33
    2.3.1 传递矩阵—模态综合法的具体分析过程  29-32
    2.3.2 临界转速及振型的求解  32-33
  2.4 复杂转子系统动力特性的有限元分析  33-34
    2.4.1 内容概述  33
    2.4.2 算例分析  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章稳态温度场下转子系统动力特性分析  36-52
  3.1 引言  36
  3.2 数学模型的建立  36-38
    3.2.1 稳态温度场下的热传导理论  36-37
    3.2.2 稳态温度场下转子系统振动方程的建立  37-38
  3.3 算例分析  38-50
    3.3.1 单转子系统的稳态热振动分析  38-42
    3.3.2 双转子系统的稳态热振动分析  42-45
    3.3.3 稳态温度场下转子系统的稳态不平衡响应分析  45-50
  3.4 本章小结  50-52
第4章涡摆耦合多盘转子系统非线性动力特性分析  52-66
  4.1 引言  52
  4.2 系统的动力学模型及运动微分方程  52-57
    4.2.1 涡摆耦合多盘碰摩转子系统的动力学模型  52-53
    4.2.2 非线性碰摩力  53
    4.2.3 运动微分方程  53-57
  4.3 非线性特性分析  57-64
    4.3.1 一个盘发生碰摩时系统的非线性特性分析  57-59
    4.3.2 两个盘发生碰摩时系统的非线性特性  59-64
  4.4 本章小结  64-66
第5章结论  66-68
参考文献  68-70

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