非線性轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、動力、航空航天等工程技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的設(shè)計正日益朝著高轉(zhuǎn)速及柔性等方向發(fā)展。使用中也出現(xiàn)了許多用傳統(tǒng)的線性理論無法解釋的現(xiàn)象(如混沌現(xiàn)象，概周期運(yùn)動等)，并導(dǎo)致了許多嚴(yán)重的事故。本課題來源于國家自然科學(xué)基金重點項目：超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的若干非線性動力學(xué)問題。在此背景下，以轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)為研究對象，研究了轉(zhuǎn)子動力學(xué)中的非線性轉(zhuǎn)子—軸承系

2、統(tǒng)穩(wěn)定性問題，所得優(yōu)化結(jié)果為有關(guān)轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的設(shè)計提供了一定的依據(jù)。
　　論文利用建立的非線性轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)動力學(xué)模型，從多角度研究轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的非線性動力學(xué)行為，從關(guān)于轉(zhuǎn)速、偏心、間隙、油膜粘度參數(shù)的分岔計算結(jié)果來分析這些參數(shù)的變化對轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的運(yùn)動形態(tài)的影響，通過對部分特征點的分析，更精確地分析系統(tǒng)運(yùn)動的特征。
　　根據(jù)有關(guān)轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)非線性動力學(xué)研究中穩(wěn)定性的基本理論、方法，利用Floquet理論結(jié)合打靶法分

3、析非線性轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)周期運(yùn)動的穩(wěn)定性。揭示了系統(tǒng)從同步周期運(yùn)動發(fā)生分岔，最后導(dǎo)致混沌運(yùn)動的演變過程。同時研究了非線性轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)存在周期運(yùn)動分岔而失穩(wěn)的三種情況：鞍結(jié)分岔、倍周期分岔、Hopf分岔。
　　最后針對所建立的動力學(xué)模型，本文引入基于遺傳算法的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的最大失穩(wěn)轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)對轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)中的軸承參數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，與一系列的初始變量相比，失穩(wěn)轉(zhuǎn)速在優(yōu)化后有了很大的提高。根據(jù)優(yōu)化前后的轉(zhuǎn)子