裂纹转子的油膜失稳与分岔行为研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，许多关于裂纹转子及油膜失稳的文献都采用离散法对简单的裂纹转子模型计算或通过解微分方程来定性分析，但离散法计算的结果与实际裂纹转子的动力学行为相差很大。为了更准确地研究实际裂纹转子的动力学行为，本文采用有限元方法计算裂纹转子的动力学响应，使计算结果更加接近实际。由于裂纹的存在使转子的刚度减小并周期性变化，为了能够比较准确的反映转子刚度的变化规律，在裂纹转子的动力学方程中引入时变刚度。在采用有限元方法计算时，对含裂纹的单元进行特殊处理，通过含裂纹单元刚度的周期性变化来描述裂纹转子刚度的变化。同时

2、通过编制有限元程序使非线性油膜力直接作用于实际转子模型上。根据裂纹转子刚度随时间变化的特点，建立裂纹转子非线性动力学方程，并介绍了三种求解该方程的方法。经过比较本文选取纽马克法进行计算，同时为提高计算精度选用等参梁单元作为有限元计算的基本单元。利用仿真软件对裂纹转子的有限元计算结果进行仿真和分析。结果表明，当裂纹达到一定深度时，裂纹转子的时变刚度与非线性油膜力祸合的结果使转子轮盘中心的振幅明显减弱，同时使转子轴承中心的振幅在v2倍转子系统一阶临界转速下明显增大出现波峰。利用这一结论，可以在转子升速过程中检测裂纹的存在。本文的计算结果

3、为进一步预测和计算裂纹转子的疲劳寿命和汽轮机转子结构的安全设计提供必要的力学基础。同时，也为研究实际裂纹转子的动力学行为提供一种新的方法。关键词裂纹转子;有限元法;油膜失稳:分叉哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,therehavebeensomanyliteraturesaboutrotorwithcrackandoilwhip.Onlysimplecracked-rotormodelswerecalculatedwithscattermethod,ordifferentialequation

4、swereextractedtoqualitativelyanalyzethesemodelsintheliteratures.Butthereisagreatertolerancebetweentheresultofscattermethodanddynamicsbehaviorofrealrotorwithcrack.Inordertoinvestigaterealrotorwithcrackwell,dynamicbehavioroftherotorwithcrackisimitatedbyfiniteelementmetho

5、dinthispaper.Sotheresultsareclosertotherealsituation.Owingtoexistofcrackmakestifnessofrotorsmallerandperiodicityvariety,inordertoexactlydescribethemovementdisciplinarianofcracked-rotorstifness,thestifnesschangewithtimeisintroduced.Whencalculatedynamicbehavioroftherotor

6、withcrackwithfiniteelementmethod,theelementwithcrackisdealwithspecially.Sotheperiodicityvarietystiffnessofelementwithcrackcouldalmostdescribethecourseofcracked-rotorstifnesschange.Contemporarythenon-linearoilfilmbearingforceactontherealrotormodeldirectlythroughtheprogr

7、amoffiniteelementmethod.Accordingtocharacteristicofstiffnessofcracked-rotorchangewithtime,non-lineardynamicequationisconstituted.Aswellasthreemethodstoextracttheequationsareintroduced.ThroughcomparetheNewmarkmethodwasused,inordertoimproveprecisionofcalculation,beamelem

8、entofequalparameterisusedasbasicelementinfiniteelementmethodThecomputersoftwareisusedtoimitatetheresultoffiniteelemen