双跨转子系统油膜力和碰摩耦合故障的非线性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了更接近实际情况的双跨滑动轴承-转子系统非线性油膜力和碰摩耦合故障的动力学模型,利用数值模拟分析了油膜力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在耦合故障的情况下,该系统的分叉与混沌运动,得到了非线性响应的Poincaré映射图、分叉图、相轨线图、轴心轨糓己头?值谱图,发现具有非线性碰摩力及油膜力的耦合作用下转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程。     

变刚度轴承-碰摩转子机动飞行动力学响应

为研究机动飞行状态下高速滚动轴承-转子耦合系统非线性动力学特性,利用有限元方法建立爬升-俯冲机动飞行状态下含滚动轴承时变刚度的轴承-碰摩转子系统数学模型,并利用Newmark-β积分法对系统动力学方程进行求解. 模型中考虑了滚动轴承时变刚度与转子非线性动力学特性之间的相互影响,分析了转子偏心及滚动轴承径向间隙的影响. 求解模型得到了系统在不同状态下的时域图、频域图及分岔图等,并以此为依据对高速滚动轴承刚度的时变特性、轴承刚度与转子动力学状态的相互影响、轴承-转子系统非线性特性、机动飞行状态对系统的影响及含碰摩故障的转子系统在机动飞行状态下的动力学响应进行了分析. 研究结果表明:轴承刚度的时变特性与转子系统的动力学特性密切相关,是限制转子系统最高转速的因素之一;机动载荷会使转子系统产生复杂的非线性动力学特性,但当系统转速较低时,机动载荷的引入能一定程度上提高系统稳定性;随着碰摩刚度的增大,系统稳定运动区间减小.     

滚动轴承——弹性转子——定子系统碰摩故障的非线性动力学分析

以非线性转子动力学理论为基础，结合某发动机模拟器的结构特点，建立了滚动轴承——弹性转子系统碰摩故障的非线性动力学模型，分析了Hertz接触力对滚动轴承和转静件碰摩的影响，利用数值模拟分析了该系统的分叉与混沌运动，得到了一些有价值的结论，所得结果可为进一步研究该型发动机碰摩故障提供理论分析依据。     

非线性油膜力作用双跨转子系统动力学特性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了符合实际情况的非线性油膜力作用下双跨轴承-转子系统的动力学模型,利用数值模拟分析了非线性油膜力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在不同工况下系统的分岔与混沌运动,得到了非线性响应的时域波形图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了系统的周期运动、拟周期运动以及混沌运动等复杂的运动形式及其演变过程,发现了该系统丰富的非线性行为。     

偏心量对转子-轴承-密封耦合系统非线性振动特性影响的分析

转子偏心量是直接关系转子系统运行稳定性的一个重要因素,将迷宫密封力模型和capone圆轴承非线性油膜力模型相结合,建立了具有非线性转子-轴承-密封耦合系统的动力学模型,研究了转子-轴承-密封耦合系统在不同的偏心量下的非线性动力学行为。针对转速对耦合系统动态响应进行了仿真计算,给出了四个不同转子偏心量下系统轴颈和圆盘随转速变化的响应分叉图,以及典型转速下的Poincare截面图。研究发现随着不平衡量增加,系统出现了混沌运动,但在较大不平衡量时,随着转速的增加,系统在混沌运动后最终呈现同频周期运动,这表明较大的不平衡量反而有助于增加系统稳定的作用。还给出了系统在特定转速下偏心量变化影响下的分岔图,并分析了变化的平衡量下系统对应着复杂的非线性运动。数值计算表明,转子转速、偏心量都是影响系统动力学行为的重要因素,随着转速和偏心量的变化,系统呈现单周期运动、拟周期运动、混沌运动等复杂的动力学行为,具有很强的非线性特征。并且这些结果为实验中偏心量的选择提供了有利的依据。     

转子碰摩故障动力学仿真及实验验证

为研究碰摩力及油膜力对转子碰摩系统的影响,建立在油膜力作用下的单跨双盘碰摩转子动力学模型及其运动微分方程,应用数值分析方法研究系统在参数变化下的动力学响应及混沌运动的激变特性。设计相关实验,对故障信号数据进行采集,通过仿真结果与实验结果的对比,交叉验证了模型建立的可靠性和数值分析结果的准确性。经实验研究,碰摩力及油膜力对转子系统发生故障起着极其重要的作用,建立的动力学模型为转子系统故障诊断和优化设计提供了理论依据。     

摩擦系数对轴向推力作用下碰摩转子振动特性的影响

推导建立了轴向推力作用下的碰摩转子非线性动力学方程。以转定子间摩擦系数为控制参数,对碰摩转子系统横向振动和轴向振动行为进行了数值仿真。分析表明:转子与定子间摩擦系数对转子系统横向振动和轴向振动特性的影响非常明显,摩擦系数越大,转子系统振动越复杂。随着摩擦系数的增加,转子系统由简单的周期振动突变为拟周期振动。增大摩擦系数,以转速比为控制参数的系统轴向振动的复杂运动区范围变大,且复杂运动区的振动幅值也有增大趋势。分析结果对旋转机械碰摩故障的识别提供了理论依据。     

转子系统拟周期演变为混沌运动过程分析

目的考虑主质体弹性分析具有局部碰摩的水平悬臂双盘-轴承转子系统的运动性态.方法对建立的转子系统碰摩动力学运动方程,进行计算机数值模拟,以碰摩体径向刚度为分叉参数,结合Poincaré截面图、波形图、相平面图、轴心轨迹图、功率谱图和自相关函数图,分析系统运动状态.结果发现在一定的碰摩体径向刚度数值条件下,系统由拟周期演变为混沌运动,这种演变过程是渐进的过程,演变过程中拟周期和混沌两种运动同时存在,称为拟周期混沌运动状态.这种运动状态并不稳定,随着碰摩体径向刚度的增大,拟周期解成分在不断减弱,而混沌解在不断增强,最终只存在混沌解.随着阻尼的增大,这种由拟周期演变为混沌运动的现象消失,且系统的分叉发生了根本性的改变.结论系统通向混沌的道路是周期3、倍周期分叉和拟周期运动演化为混沌运动.     

转子-椭圆轴承系统混沌运动的研究

采用非线性油膜力数据库方法获得椭圆轴承的非线性油膜力,对转子－椭圆轴承系统的混沌运动进行了分析,数值计算得到了转子－椭圆轴承系统在某些参数域中的分叉图、轴心轨迹、相图、Poincare映射,时域波形和频谱图,直观显示了系统发生混沌运动的性态,为控制转子系统混沌运动的发性及动力学设计提供了理论基础。     

悬臂双盘-轴承转子系统幅频特性分析

目的研究转子系统幅频特性抑制振幅,为提出一种更优化的鉴别方法——振幅跳跃.方法建立具有碰摩故障的八个自由度悬臂双盘-轴承转子系统的力学数学模型,利用计算机数值模拟分析系统的幅频特性.结果该转子系统存在两个临界转速;阻尼能有效地抑制振幅,但当阻尼达到一定值时,再增大阻尼对抑制振幅效果不明显,阻尼使一阶临界转速提高、工作转数范围变窄;碰摩使一阶临界转速提高,共振振幅增大,在低频段出现振幅跳跃现象,随着碰摩间隙的减小,振幅跳跃现象更加复杂.结论在振幅跳跃转速范围,系统的拓扑结构发生了变化,故会出现混沌运动,为研究混沌运动提供一种新的方法.     

裂纹—碰摩耦合故障转子系统的非线性研究

研究了轴承和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂非线性现象。针对非线性转子—轴承系统的具体特点,滚动轴承—弹性转子系统碰摩故障的非线性动力学模型,应用Runge-Kutta法数值模拟得到的系统在某些参数域中的分岔图、Poincare映射和频谱图等反映了系统的运动状态,并分析了该藕合转子系统的故障特征,研究结果对该类转子—轴承系统的故阵诊断和预防提供一定的参考。     

一种电力系统非线性模型的混沌特性研究

针对一种电力系统模型,探讨了由确定性方程得到的运动状态的混沌特性。仿真表明了该系统对初始条件的敏感性、内在的随机性等混沌运动的特征,以及因分支、混沌现象而导致的电压骤降现象。仿真结果发现,在远离鞍形分支处的混沌区域也出现了电压骤降现象。     

化学反应器设计中的分叉(Bifurcation)及浑沌(Chaos)问题

论述了从70年代中期以后在反应工程及控制工程中对分叉现象及浑沌现象所作的研究,提出了研究分叉现象的主要方法,这些方法对复杂反应系统的稳定性设计是极为重要的。     

一类离散动力系统的混沌研究

主要研究Kopel系统的混沌行为．首先,应用中心流形定理和分岔理论,证明了系统会发生倍周期分岔;然后,通过计算最大李雅普诺夫指数,确定了系统中混沌行为的存在;最后,数值模拟的结果显示了与理论分析的一致性．     

锯齿形取样鉴相频率合成器的分岔和混沌

深入研究了锯齿形取样鉴相频率合成器环的非线性动力学行为,分析了系统参数与分岔之间的关系,给出了系统的Hopf分岔集,并计算了系统的李雅普诺夫指数及豪斯道夫维数,进一步揭示了系统参数与混沌的内在关系,通过计算机仿真,观察到系统从拟周期进入混沌状态的演变过程,仿真结果与理论分析相吻合。     

耦合离散BVP振子的混沌现象

应用动力系统的局部分支理论和混沌定理,研究耦合离散BVP系统当参数发生变化时产生的分支和Marotto混沌现象.利用不动点理论、分支理论和Marotto混沌定理,分析系统不动点的存在性,以及存在的音叉分支和鞍结分支,证明该系统Marotto混沌的存在性,并给出系统发生Marotto混沌所需条件.利用数值模拟得到该系统的分支图、最大Lyapunov指数图和相图,进一步展示该模型的复杂动态特性,验证耦合离散BVP系统存在音叉分支、鞍结分支和Marotto混沌.     

Chaotic phenomena and small signal stability region of electrical power systems

In this paper, chaos phenomena and its influence on the power system small signal stability region (SSSR) are studied. We first review the studies on the SSSR, and point out that it is very important to make clear whether there exist some chaotic components on the boundary of the SSSR. Next, with some analytic skills of nonlinear dynamic system, we give a complete bifurcation diagram of a chaos existing in a sample power system, from a limit cycle (period-1) to chaotic state through cascading period-doubling bifurcation. The characteristics of the system energy varying in the continuous bifurcation are also shown. Thus a conclusion that chaos is always out of the Hopf bifurcation components (HB) on the SSSR's boundary. Based on this conclusion and some further studies, we confirm that, from the viewpoint of power system engineering, we do not need to consider the existence of chaos in the SSSR and its boundary. Therefore greatly simplifying the study of SSSR. Moreover, some aspects of the attractive regi     

光注入控制的半导体激光器的混沌及其同步

利用数值模拟的方法研究了受控于注入光的半导体激光器的非线性动力学特性及其混沌同步。首先从振幅的时间序列图、频谱图和相图三个方面对倍周期分叉过程做了更为清晰、直观的分析,给出了光场极大值随光注入参数变化的分叉图,从中可以清晰地看到倍周期分叉、逆分叉过程以及所产生的混沌区域,在此基础上研究了受光注入扰动的半导体激光器的混沌同步。数值模拟表明两激光器达到了较好的同步。     

非线性转子-机匣系统的动力学特性

针对一类非线性转子一机匣系统，建立碰摩模型，应用数值分析的方法对其进行研究，得到偏心距变化时系统响应随转速比(S)的分叉图、拟周期运动的轴心轨迹和Poincare截面图，揭示了偏心距的增大使系统运动进一步复杂化和高维系统存在拟周期运动等现象.     

考虑非线性动力效应的精密机床主轴回转精度模拟

研究了在转速改变情况下,机床主轴系统回转精度的非线性、非平稳特性,并以此模拟了机床主轴系统中非线性动力效应对其主轴回转精度的影响,且建立了一种主轴动态回转几何精度与非线性动力学效应的作用范式.以机床主轴系统的转速参数变化非线性动力学特性的分岔参数,模拟了主轴回转系统轴心轨迹图、相图、分岔图、庞加莱图等.通过建立考虑主轴支承系统非线性影响因素的动力学方程,分析了主轴系统转速变化对系统动态特性的影响.仿真结果表明,随着转速增加,系统出现2个混沌响应区域,进入混沌的主要途径是倍周期分岔.从理论上证明了通过选择合理的主轴工作转速,可提高机床主轴回转系统的运行稳定性.