非线性转子系统全周碰摩的摩擦热影响分析

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1、中图分类号：V231.1论文编号：102870218-S060学科分类号：082502硕士学位论文非线性转子系统全周碰摩的摩擦热影响分析研究生姓名闻静学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向结构强度、振动与可靠性指导教师李舜酩教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringFrictionHeatEffectonVibrationResponsesofNonlinearRotori

2、nFullAnnularRubbingAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyWenJingAdvisedbyProfessorLiShunmingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大

3、学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要转、静件之间的碰摩是一个危害性很大的现象，也是一个过程十分复杂的现象。转、静件之间的摩擦使得接触处产生热量的累积，转子由于受热不均将产生热挠曲，改变转子不平衡量的分布，从而改变转子的振动情况。近几年来，碰摩产生的摩擦热对转子系统振动特性的影响问题开始得到越来越多的关注。针对转子、机匣碰摩摩擦热对转子系统振动特性的影响分析

4、，本文首先建立转子－机匣碰摩有限元模型，计算碰摩产生温度场及应力场变化。建立碰摩热-结构耦合数值模型，计算不考虑和考虑摩擦热情况下转子系统发生全周碰摩时的振动特性，对比得到碰摩摩擦热对转子全周碰摩动力学特性的影响规律。具体研究内容归纳如下：(1)建立了转子－机匣碰摩有限元模型，分别进行结构分析和热－结构耦合分析，得到了转子与机匣碰摩时的温度分布和应力分布，发现了摩擦热增大了转子的碰摩应力，指出了转子、机匣碰摩摩擦热的累积效应。(2)建立了非线性转子-机匣碰摩数值模型，采用MATLAB进行了数值积分求解，分别给出了转子在无摩擦热和有摩擦热情况下发生同步全周碰摩的转速范围、碰摩处的

5、局部温度分布、热挠曲以及转子振动特性图，揭示了摩擦热对转子同步全周碰摩动力学特性的影响规律，发现了摩擦热降低了转子进入和脱离同步全周碰摩的转速，降低了转子运动稳定性，增大了转子振幅及最大碰摩力。(3)分别给出了转子在无摩擦热和由摩擦热情况下发生反向全周碰摩的转速、碰摩产生热挠曲以及转子振动特性图，揭示了摩擦热对转子反向全周碰摩动力学特性的影响规律，发现了摩擦热降低了转子转子径向位移及运动稳定性，增大了转子进入反向全周碰摩的转速和转子振幅。关键词:非线性转子系统，全周碰摩，振动响应，摩擦热影响，热-结构耦合I航空发动机非线性转子系统全周碰摩的摩擦热影响分析II南京航空航天大学硕士

6、学位论文ABSTRACTRubbingbetweenrotatingandstaticisaharmfulphenomenonwithacomplexprocess.Thefrictionbetweenrotorandstatormakestheheataccumulateatthecontactpoint,andthethermaldeflectionoccursattherotorduetotheunevenheat.Thenthedistributionoftheunbalancemagnitudeattherotorchangesandthevibrationrespo

7、nseschanges.Inrecentyears,moreandmoreattentionhasbeenpaidtothefrictionheateffectoftherubimpactintherotorsystemonthevibrationcharacteristics.Aimingattheanalysisofthefrictionheateffectonvibrationresponsesoftherotorsystem,thefiniteelementmodelofrotor-