弹性支承有间隙的复合转子系统的混沌特性

用近代非线性动力学理论分析了支承有间隙的调整对对称刚性复合转子系统的复杂运动,用数值方法得到系统在某些参数区域内的轴心轨迹图、Poincare映射图和分岔图,讨论了转速变化时出现的周期、倍周期、拟周期和混沌运动,分析结果为定性地改善转子系统的稳定运动状态提供了理论依据。     

弹性支承滑动轴承不平衡转子系统非线性动力稳定性和分岔的研究

研究弹性支承滑动轴承不平衡转子系统的稳定性及分岔特性。建立了弹性支承-滑动轴承-转子非线性动力系统的力学模型，在油膜力非线性的情况下，应用数值模拟，采用打靶法计算了刚性转子系统的周期解，并与龙格-库塔法计算的结果进行了对比，依据Floquet理论，分析了周期解的稳定性，再结合龙格-库塔法、Poineare映射法作出了系统运动分岔图。最后，讨论了轴的柔性对转子系统运动稳定性的影响。     

具不对称粘弹性支承弹性盘轴转子系统的非线性动力稳定性分析

考虑轴和盘的质量及轴的几何非线性，建立了在周期轴向载荷作用下具不对称粘弹性支承弹性盘轴转子系统的非线性动力学方程．基于Lyapunov运动稳定性理论和Floquet判据，对系统的线性和非线性动力稳定性进行了分析．     

叶片振动影响下双盘转子-轴承系统的稳定性与分岔

研究叶片与转子-轴承系统的耦合非线性振动,建立了一个带叶片的双盘转子-轴承系统的非线性动力学模型,其中包含一个弹性转轴、两个滑动轴承、两个刚性圆盘和两组弹性叶片.为了分析叶片的惯性影响,将其简化为单摆模型.采用4阶Runge-Kutta法进行了数值模拟,并利用分岔图、三维谱图、轴心轨迹和Poincaré映射图等方法分析了系统的非线性动力学特性.研究发现,随着转速的变化,系统响应演化出了倍周期运动、概周期运动、混沌运动和倍周期分岔等典型的非线性动力学行为.在与忽略了叶片振动的转子系统对比后发现,叶片振动使转子发生混沌运动的转速区域增大.在某些参数条件下,采用不同的叶片刚度,叶片振动可能引起转子系统产生混沌运动.     

汽轮机转子在气流力和油膜力作用下的非线性动力学特性

为了分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性，本文以短轴承支撑的不平衡刚性对称Jeffcott转子系统为研究对象，首先分析转子在非稳态油膜力作用下的振动特性，然后分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性。采用数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性，计算结果表明，考虑气流激振力和油膜力共同作用下的转子系统与仅考虑油膜力的转子系统相比，在相对进气速度v=30m／s时，随着无量纲转速ω的增加。二者都出现了周期运动和混沌运动多次交替出现的复杂运动特性，但是前者首次出现倍周期分岔和混沌运动时的转运提前，在定转速情况下，随着v的增大，系统最终在经历周期运动之后进入混沌运动，而且圆盘中心的最大振幅随着v的增大而增大。     

弹性转子实验台的响应分析

建立了考虑轴承和隔振垫弹性的非对称支承转子实验台系统的非线性动力学碰摩模型, 应用数值分析的方法对其进行研究. 以转速为分叉参数,结合Poincar\'{e}截面和自相关函数图等, 分析隔振垫刚度对系统分叉与混沌动力学行为的影响. 分析结果表明, 隔振垫刚度对系统动力学行为有较大影响, 系统通向混沌的道路主要是阵发性分叉和倍周期分叉. 实验分析所得到的系统运动性质与数值模拟结果一致.     

非稳态非线性油膜力作用下柔性轴裂纹转子的动力特性分析

分析了在动载轴承非稳态非线性油膜力作用下，具有横向裂纹柔性轴Jeffcott转子在非线性涡动影响下的动力特性。通过数值计算表明，在油膜失稳转速前，随着裂纹轴刚度变化比的增大，系统在低转速区域内具有丰富的非线性动力行为，出现倍周期分叉及混沌现象，涡动振幅随转速升高而减小，直到非稳态非线性油膜失稳，在无裂纹转子油膜临界失稳点处发现了类Hopf分叉现象，系统运动由平衡变为拟周期运动；裂纹转子在油膜临界失稳时的系统运动亦为拟周期运动，裂纹转子轴刚度变化对油膜失稳点及油膜失稳之后转子的运动影响不大，转子系统作拟周期运动。     

一种确定非线性裂纹转子解的形式的新方法

将小波变换与Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射相结合，即用Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射确定周期解，用谐波小波变换区分拟周期响应和混沌运动，提出了一种分析非线性裂纹转子系统解的形式随参数变化的新方法．结果表明这种方法是非常有效的，它比以前所用的计算Ｌｉａｐｕｎｏｖ指数的方法节约了计算时间，并且较易实施．     

考虑密封的悬臂转子系统的裂纹故障分析

以双盘悬臂立式转子-轴承系统为研究对象，建立了系统运动微分方程，并用数值方法分析了在非线性密封力和非线性油膜力作用下的裂纹转子的动力学特性。分析表明，在一定深度裂纹下，转子系统响应随不同角频率比表现出复杂的非线性现象，出现了周期k运动、拟周期运动和混沌运动等多种运动形式。在一定角速度时，工作在远离临界角速度区的转子系统对裂纹非常敏感，而工作在近临界角速度区的转子系统对裂纹不是特别敏感，但是裂纹对它的运动状态影响较大。该研究结果为该类转子-轴承系统的安全运行与故障诊断提供了一定的理论参考。     

具有裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了带有碰摩和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂运动，在考虑轴承油膜力的同时构造了含有裂纹和碰摩故障转子系统的动力学模型。针对短轴承油膜力和碰摩-裂纹转子系统的强非线性特点，采用Runge-Kutta法对该系统由碰摩和裂纹耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究，发现该类碰摩转子系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象，该研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供理论参考。     

裂纹转子在支承松动时的振动特性研究

以具有支承松动的Jeffcott裂纹转子为研究对象，分析了支承松动和轴上横向裂纹对转子系统刚度的影响，建立了转子系统振动的微分方程，并用数值方法分析了其振动特性。分析表明，转子在裂纹和支承松动这两种非线性因素的作用下，表现出复杂的非线性行为。     

带有两端支座松动故障的转子系统的振动分析

应用现代非线性动力学理论，分析了带有两端支座松动故障的转子-轴承系统的复杂运动现象。模拟结果表明：带有两端支座松动故障的转子-轴承系统运动在未到共振区时以周期运动为主，在过共振区后，运动形式以拟周期和混沌为主，两个松动支座的振动在一定程度上相互抑制。同时，当支座发生松动时，轴颈的轴心轨迹以及支座的Poincare截面图和相轨迹都呈现出特殊的形状，并且这些形状又随松动支座的振幅是否达到最大间隙值而有所不同。上述结论可望为转子-轴承系统的松动故障的研究及故障诊断提供理论参考。     

非线性转子-机匣系统的分岔行为研究

建立了一类非线性转子-机匣系统的碰摩模型.应用数值分析的方法对其进行研究,得到了不同参数变化下系统响应随转速变化的分岔图,分析了系统参数变化对分岔过程的影响,并作出了在相应参数状态和特定转速下的Poincare截面图,揭示系统参数变化对非线性碰摩转子-机匣系统分岔特性的影响.     

磁场中轴向运动条形板强非线性超谐共振及混沌运动

针对磁场环境中周期外载作用下轴向运动导电条形板的非线性振动及混沌运动问题进行研究。应用改进多尺度法对横向磁场中条形板的强非线性振动问题进行求解,得到超谐波共振下系统的分岔响应方程。根据奇异性理论对非线性动力学系统的普适开折进行分析,求得含两个开折参数的转迁集及对应区域的拓扑结构分岔图。通过数值算例,分别得到以磁感应强度、轴向拉力、激励力幅值和激励频率为分岔控制参数的分岔图和最大李雅普诺夫指数图,以及反映不同运动行为区域的动力学响应图形,讨论分岔参数对系统呈现的倍周期和混沌运动的影响。结果表明,可通过相应参数的改变实现对系统复杂动力学行为的控制。     

有界噪声激励下Josephson系统的混沌运动

利用随机Melnikov方法分析了有界噪声激励下Josephson系统的运动,并运用均方准则得到了系统产生混沌的临界值。结果表明:有界噪声对系统混沌行为的产生起到了加速的作用;且有界噪声的强度越大,混沌吸引子的发散程度就越大。最后利用数值模拟得到系统的庞加莱映射,分析了在不同参数组合下系统庞加莱映射的特征。结果显示:当有界噪声中的一个参数发生改变,系统的庞加莱映射也会发生相应的改变;特别是有界噪声的激励强度增大时,系统庞加莱映射的发散程度也会随之增大。这从侧面验证了理论结果的正确性。     

Dynamic characteristics of a rub-impact rotor-bearing system for hydraulic generating set under unbalanced magnetic pull

Electromagnetic and mechanical forces are main reasons resulting in vibrations in hydraulic generating set. The non-symmetric air-gap between the rotor and stator creates an attraction force called unbalanced magnetic pull (UMP). The UMP can produce large oscillations which will be dangerous to the machines. In this paper, the nonlinear dynamic characteristics of a rotor-bearing system with rub-impact for hydraulic generating set under the UMP are studied. The rubbing model is established based on the classic impact theory. Through the numerical calculation, the excitation current, mass eccentricity, stiffness of shaft and radial stiffness of stator are used as control parameters to investigate their effect on the system, by means of bifurcation diagrams, Poincaré maps, trajectories and frequency spectrums. Various nonlinear phenomena including periodic, quasi-periodic and chaotic motions are observed. The results reveal that the UMP has significant influence in the response of the rotor system that the continuous increase in the excitation current induces the alternation of quasi-periodic and chaotic motions, the co-occurrence of oil whip and rub in a wide excitation range aggravates the vibration and leads to the instability of the system. In addition, the large eccentricity and radial stiffness of stator, as well as the small stiffness of shaft may lead to the occurrence of full annular rubbing while increasing the stiffness of the shaft can play an important role of suppressing the chaotic motion, reducing the vibration and improving stability of the system.     

Control of Chaotic Motion in a Spinning Spacecraft with a Circumferential Nutational Damper

Control of chaotic vibrations in a simplified model of a spinning spacecraft with a circumferential nutational damper is achieved using two techniques. The control methods are implemented on a realistic spacecraft parameter configuration which has been found to exhibit chaotic instability when a sinusoidally varying torque is applied to the spacecraft for a range of forcing amplitude and frequency. Such a torque, in practice, may arise in the platform of a dual-spin spacecraft under malfunction of the control system or from an unbalanced rotor or from vibrations in appendages. Chaotic instabilities arising from these torques could introduce uncertainties and irregularities into a spacecraft's attitude and consequently could have disastrous affects on its operation. The two control methods, recursive proportional feedback (RPF) and continuous delayed feedback, are recently developed techniques for control of chaotic motion in dynamical systems. Each technique is outlined and the effectiveness of the two strategies in controlling chaotic motion exhibited by the present system is compared and contrasted. Numerical simulations are performed and the results are studied by means of time history, phase space, Poincaré map, Lyapunov characteristic exponents and bifurcation diagrams.     

Nonlinear analysis of a rub-impact rotor-bearing system with initial permanent rotor bow

A general model of a rub-impact rotor-bearing system with initial permanent bow is set up and the corresponding governing motion equation is given. The nonlinear oil-film forces from the journal bearing are obtained under the short bearing theory. The rubbing model is assumed to consist of the radial elastic impact and the tangential Coulomb type of friction. Through numerical calculation, rotating speeds, initial permanent bow lengths and phase angles between the mass eccentricity direction and the rotor permanent bow direction are used as control parameters to investigate their effect on the rub-impact rotor-bearing system with the help of bifurcation diagrams, Lyapunov exponents, Poincaré maps, frequency spectrums and orbit maps. Complicated motions, such as periodic, quasi-periodic even chaotic vibrations, are observed. Under the influence of the initial permanent bow, different routes to chaos are found and the speed when the rub happens is changed greatly. Corresponding results can be used to diagnose the rub-impact fault in this kind of rotor systems and this study may contribute to a further understanding of the nonlinear dynamics of such a rub-impact rotor-bearing system with initial permanent bow.