彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)地震響應(yīng)與若干非線性動(dòng)力學(xué)問題的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)中重要的動(dòng)力機(jī)械，在機(jī)械、電力、交通、航空、化工、能源、礦業(yè)、軍工等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)機(jī)械正朝著大型化、連續(xù)化、高速化、輕型化、集中化、自動(dòng)化和大功率、大載荷方向發(fā)展。這些設(shè)備一旦由于非線性碰摩或地震隨機(jī)激勵(lì)發(fā)生故障，經(jīng)濟(jì)損失巨大。目前，國內(nèi)外學(xué)者對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了大量研究，取得了可喜的研究成果。
　　機(jī)匣（基礎(chǔ)）本身本來具有一定的柔性，有些旋轉(zhuǎn)機(jī)械如航空發(fā)動(dòng)機(jī)等

2、的機(jī)匣具有更大的柔性，由于研究上的困難，人們一般把機(jī)匣視為不變形的剛體，這樣處理勢必對計(jì)算分析結(jié)果帶來較大誤差。正是機(jī)匣本身具有一定的柔性，轉(zhuǎn)子與機(jī)匣的振動(dòng)彼此相互影響，為此需要將轉(zhuǎn)子與機(jī)匣作為統(tǒng)一的整體，研究其動(dòng)力學(xué)特性?？紤]到有些實(shí)際旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特殊結(jié)構(gòu)形式，不應(yīng)該忽略機(jī)匣本身的彈性、機(jī)匣與定子間的聯(lián)接彈性對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)的影響，更不應(yīng)該忽略圓盤非對稱布置時(shí)所產(chǎn)生的陀螺力矩的影響。考慮轉(zhuǎn)軸彈性、軸承彈性、基礎(chǔ)彈性、基礎(chǔ)與定子間的聯(lián)接彈性

3、和陀螺力矩的懸臂雙盤非對稱20個(gè)自由度轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，我們稱之為彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。目前關(guān)于彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的研究，關(guān)于考慮由于制造誤差等原因所引起的軸承回轉(zhuǎn)隨機(jī)動(dòng)力激勵(lì)和非Coulomb摩擦激勵(lì)的研究，關(guān)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的地震響應(yīng)分析，目前研究的還不夠充分。因此，本文結(jié)合工程實(shí)際背景，對彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和非對稱轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的一些非線性動(dòng)力學(xué)的相關(guān)問題和地震響應(yīng)進(jìn)行了研究。主要研究工作如下:
　　(1)建立考慮轉(zhuǎn)軸彈性、軸承彈性、基礎(chǔ)彈性、基礎(chǔ)

4、與定子間的聯(lián)接彈性和陀螺力矩的懸臂雙盤非對稱20個(gè)自由度轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（稱為彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)）力學(xué)模型;
　　(2)提出軸承回轉(zhuǎn)動(dòng)力激勵(lì)模型，建立彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在軸承回轉(zhuǎn)動(dòng)力激勵(lì)、局部碰摩和不平衡耦合故障下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，應(yīng)用數(shù)值分析方法，分析剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的幅頻特性和局部碰摩的分叉與混沌行為，提出擬周期混沌運(yùn)動(dòng)的概念。對擬周期演變?yōu)榛煦邕\(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析;
　　(3)分別分析Coulomb摩擦模型和非Coulomb摩擦模

5、型兩種情況下彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的分叉與混沌行為，為了定性證實(shí)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行局部碰摩實(shí)驗(yàn)研究。
　　(4)采用虛擬激勵(lì)和數(shù)值積分相結(jié)合的方法，分析彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在平穩(wěn)及非平穩(wěn)地震激勵(lì)、不平衡隨機(jī)激勵(lì)、軸承回轉(zhuǎn)隨機(jī)動(dòng)力激勵(lì)下系統(tǒng)的頻域和時(shí)域隨機(jī)響應(yīng);
　　(5)根據(jù)穩(wěn)定性理論，基于狀態(tài)矩陣特征值的性質(zhì)，分析一些結(jié)構(gòu)參數(shù)對非碰摩彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響;基于Jacobi矩陣特征值的性質(zhì)，分析一些參數(shù)對碰摩彈性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)解的穩(wěn)定性的影響;