分数阶阻尼和整数阶阻尼裂纹转子系统振动特性对比研究-论文.pdf

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1、第28卷第2期南昌航空大学学报：自然科学版Vo1．28．No．22014年6月JournalofNanchangHangkongUniversity：NaturalSciencesJun．，2014分数阶阻尼和整数阶阻尼裂纹转子系统振动特性对比研究王海峰，李志农，肖尧先(南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，南昌330063)[摘要]在非线性涡动的情况下，把分数阶微积分应用到转子的裂纹故障诊断中，并与传统整数阶阻尼裂纹转子系统的振动特性进行对比分析。仿真结果表明，通过调节分数阶阶次，分数阶阻尼裂纹

2、转子系统能够得到更丰富的反映裂纹故障信息。因此，分数阶微积分能够更好地应用于裂纹转子系统的故障诊断。[关键词]分数阶微积分；故障诊断；转子裂纹系统；非线性动力学[中图分类号]0322；TH113[文献标志码】Adoi：10．3969／j．issn．1001-4926．2014．02．006[文章编号]1001—4926(2014)02—0032—06ComparasionofVibrationCharacteristicsofCrackedRotorSystemwithFractionalOrderD

3、ampingandCrackedRotorSystemwithIntegerOrderDampingWANGHai-feng，LIZhi—nong，XIAOYao—xian(KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(NanchangHangkongUniversity)，MinistryofEducation，Nanchang330063，China)Abstract：Inthecaseofnonlineareddy，thefractionalcalculusisapp

4、liedtothecrackfaultdiagnosisofrotorsystem，andthencomparedwiththevibrationcharacteristicsofcrackedrotorsystemwithtraditionalintegerorderdamping．Thesimulationresultsshowthatmoreabundanttheinformationofcrackfaultinthefractionaldampingcrackedrotorsystemcanb

5、eobtainedbyadjustingthefractionalorder．Therefore，thefractionalcalculusCanbebetterappliedtothecrackfaultdiagnosisoftherotorsystem．Keywords：Fractionalcalculus；faultdiagnosis；crackedrotorsystem；nonlineardynamics应力和热应力的作用，容易形成疲劳裂纹。裂纹是引言一种常见的、潜伏性强且极具危害性的故障。裂

6、纹由于转子材料本身的缺陷或在加工过程中工故障在与转子有关的各种故障中占了很大比例，是艺处理不当等原因，转子在服役期间受到交变机械影响转子系统安全运行的一大隐患。如果裂纹不[收稿日期】2014—04—05[修回日期]2014—05—26[基金项目】国家自然科学基~-(51265039，51075372，50775208)；江西省教育厅科技计划项目(GJJ12405)；湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室开放基金(201204)【作者简介】王海峰(1987一)，男，南昌航空大学测试与光电工程学院硕

7、士研究生。主要研究方向：智能检测与信号处理。刍‘巍室士荸学报JoumalofNanchangHangkongUniversity自然科学版⋯⋯⋯·NaturalSciences第2期王海峰，李志农，肖尧先：分数阶阻尼和整数阶阻尼裂纹转子系统振动特性对比研究·33·能被及时的发现与排除，任其进一步扩展，轻则造抛『△fc。sn+△sinQ成停产停机，给企业带来巨大的经济损失，重则危【(Akf—Ak)sincosAkCOSQ￡+AksinlltJ及工作人员的生命安全，造成人员伤亡。为了进一(1)步提高转子系

8、统运行的安全性和稳定性，防止发生灾难性事故，对裂纹故障的诊断展开研究显得非常必要和迫切。在裂纹转子故障诊断领域中，一致认同转子在转动过程中，裂纹发生张合，由于转子的刚度不对(a)裂纹Jefcott转子系统模型称，从而引发非线性振动，能识别的振动主要是1X、2X、3X倍频分量。国内外众多学者对非线性振动的动力学行为进行了大量的理论研究剖，然而，这些研究大部分都是在整数阶微积分基础上进行的，很少考虑分数阶微积分的裂纹转子系统。由于许多物理系统因其特殊的材料和