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。     

转子—轴承系统发生动静件碰摩时的混沌路径

分析了一个由油膜轴承支承的转子系统在发生动静件碰摩时的振动特性。转子转速与不平衡量被用来作为控制参数以研究进入和离开混沌区域的各种路径以及系统的各种形式的周期、拟周期与混沌运动。结果证明碰摩转子系统在进入和离开混沌区域时可经由倍周期分岔、阵发性和拟周期路径，以及一种由周期运动直接到混沌状态的突发路径。     

高速对称刚性转子的碰摩运动

本文分析了高速对称刚性转子圆柱形碰摩运动和圆锥形碰摩运动，给出了发生圆柱形碰摩运动时系统的稳定范围，对于圆形碰摩运动，给出了其涡动角速度的一阶近似表达式，这可为转子系统的故障诊断提供一定的理论基础。     

一类非线性油膜轴承—转子系统的碰摩数值分析

本文结合非线性油膜力模型和碰摩速度跃迁公式,建立了描述非线性油膜轴承-转子系统碰摩的刚性约束非光滑模型。通过数值模拟,得到了该系统随转动角频率及油膜特性参数变化发生碰摩的分岔特性,并揭示出转子系统的碰摩与油膜振荡的1/2亚谐共振有密切关系。     

多自由度转子-轴承系统周期运动分岔及稳定性研究

建立考虑诸多因素的转子-轴承系统多自由度模型,将与Newmark结合的打靶法应用到多自由度转子-轴承系统的周期稳定性分析中。着重研究了转子-轴承系统失稳转速随系统偏心量、轴承间隙、润滑油动力粘度以及轴承长径比的变化规律,研究结果表明:提高系统偏心量、减小轴承间隙、增大润滑油动力粘度以及选择适当的轴承长径比均能提高转子-轴承系统的失稳转速;对于不同的参数值,系统表现出不同的分岔规律,系统发生半速涡动时表现为倍周期分岔或拟周期分岔,发生油膜振荡时则表现为拟周期分岔。     

碰摩转子系统的非光滑分析

通过建立转子系统碰摩的Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射,将对非光滑碰摩系统的研究转化为对Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的分析,文中主要对转子碰摩当中一类特殊的运动形式－单点碰摩下的擦边现象者了详细研究。从序列的极限理论出发分析了该映射的周期不动点的稳定性及其吸引域,得到了转子系统在接近擦边运动时解随系统参数变化的分岔情形。     

阻尼器—轴承—柔性转子系统的稳定性及分岔

本文对挤压阴尼器－滑动轴承－柔性转子系统的稳定性及分岔特性进行了理论分析，首先讨论了系统平衡位置的稳定性及共Ｈｏｐｆ分岔，然后讨论了不平衡响应的稳定性及分岔。分析表明：在一定参数条件下，系统的稳态响应将发生倍周期分岔、二次Ｈｏｐｆ分岔及鞍－结分岔。     

基于Hertz接触理论的转子碰摩模型

对转子系统转、定子碰摩故障的过程进行了研究，建立了一个基于Hertz接触理论的转子非线性碰摩模型。通过对不同碰摩模型进行理论分析及数值仿真的对比研究表明：基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型能更深刻地反映转、定子碰摩过程的本质特征，具有较好的实用价值。     

非线性刚度不平衡转子径向碰摩动力学研究

以线性项和立方项之和来表示转轴材料的物理非线性因素,建立了考虑非线性油膜力和非线性刚度的轴转子系统的动力学模型,利用数值积分法对转子系统由于局部碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,为此类系统的安全运行和有效识别转子故障提供了理论参考。     

系统参数对碰摩转子稳态响应的影响

本文基于线性碰摩力模型,分析了转定子存在偏心时柔性JEFFCOTT转子的碰摩响应。通过数值仿真,揭示了转子碰摩响应与系统参数之间的定性关系,指出较小的定子刚度、较大的系统阻尼有利于抑制转子的混沌振动。     

挠性转子系统碰摩故障传播特性的实验研究

研究了柔性联接的双跨度挠性转子发生碰摩时系统的响应征兆;将振动信号的快速付立叶变换(FFT)幅值谱阵列和轴心轨迹设置为特征参量,对不同截面和2个相互垂直方位的碰摩特征进行了对比.结果表明:碰摩故障在转子间具有传播能力,靠近碰摩部位的响应强度最大;碰摩的典型特征表现为FFT谱中1X分量幅值增大,并出现2X、3X、4X谐波分量;轴心轨迹形状显示出碰摩作用点的截面方位信息;最典型征兆表现为碰摩响应的1X分量所对应的频率坐标降低,其降低幅度与碰摩的程度相关.     

轴承-转子系统Hopf分叉及其后动力学行为研究

采用长轴承解析模型研究滑动轴承支承的平衡单盘柔性转子-轴承系统的自激振动,把结合打靶法的延续算法应用于柔性平衡转子-轴承系统Hopf分叉后周期解的追踪和求解上,基于Floquet理论对周期解的稳定性加以分析.通过持续追踪周期解频率变化并与失稳固有频率进行对比,分析了自激锁相现象,研究了非线性油膜力自激源对系统的作用机理.运用Poincare映射、分叉图、及Lyapnov指数对周期解分叉、混沌及进入和脱离混沌的过程进行了分析.     

磁浮轴承-转子系统非线性动态特性分析

考虑非线性电磁力对刚性Jeffcott转子系统的影响，采用Hopf分岔理论及CPNF法对系统平衡点解和周期解进行研究，数值仿真得到系统Jacobi矩阵特征值、轴心轨迹图和Poincare映射图。转子运动呈现Hopf分岔、倍周期分岔及拟周期运动等复杂的非线性动力学特征，其结果可为磁浮轴承-转子系统设计和运行状态控制提供理论依据。     

耦合故障转子系统中裂纹信息的诊断

旋转机械中,当裂纹与其他故障并存形成耦合故障时,裂纹信息往往被其他故障的信息所掩盖,从而难以从信号特征上诊断出裂纹故障。利用裂纹故障引起的等效外加弯矩特性,采用基于模型的故障诊断方法,可以诊断出耦合故障中的裂纹故障信息。以两种最常见的耦合故障—裂纹碰摩耦合故障、裂纹松动耦合故障为例,采用基于模型的诊断方法诊断耦合故障中的裂纹信息,取得了比较好的效果,并进行试验来验证理论结果。     

考虑弯扭耦合作用的转子-挤压油膜阻尼器系统的碰摩响应特性分析

研究了支承在挤压油膜阻尼器上的Jeffcott转子系统的转静件碰摩的弯扭耦合振动特性。建立了系统运动方程，分析了各参数对系统响应的影响。仿真计算结果表明碰摩刚度对系统响应的影响十分明显，增大碰摩刚度更容易使系统响应的周期解失稳；不平衡参数增大，导致系统响应的振动幅度增大，系统更容易出现碰摩现象，进而导致系统周期解失稳；随着扭转刚度的增大，扭转角度变化幅度与快慢均发生变化，在刚度较低时，扭转角变化幅度随时间变化较慢；随着扭转刚度的增大，扭转角幅度变化明显加快；当扭转刚度继续增大，扭转角的幅度变化反而变慢。研究发现，系统响应具有两条通向混沌的道路，即阵发性通向混沌的道路和拟周期通向混沌的道路。     

求解非线性动力系统周期解大范围收敛方法

对于多自由度非线性动力系统,提出一种求解周期解的大范围收敛方法,这种算法对处理非线性动力系统有较强的功能。结合数值延拓算法,为求解具有系统参数的非线性动力系统在整个系统参数范围内的周期解提供了有效的方法。     

求解非线性动力系统周期解推广的打靶法

提出一种确定非线性系统周期轨道及周期的改进打靶算法。首先通过改变系统的时间尺度，将非线性系统周期轨道的周期显式地出现在非线性系统的系统方程中，然后对传统打靶法进行改造，将周期也作为一个参数一起参入打靶法的迭代过程，从而能迅速确定出系统的周期轨道及其周期。该方法对初始迭代参数没有苛刻要求，可以用于分析强非线性系统，而且对参数激励系统同样有效，对高维系统也能迅速、准确地求得周期解。文中应用该方法对三维Rǒssler系统和八维非线性柔性转子-轴承系统的周期轨道和周期进行了求解，通过与四阶Runge-Kutta数值积分结果比较，验证了方法的有效性。     

周期弹性支承管的稳定性研究

运用传递矩阵方法得到了周期弹性支承载流管的传播常数,利用传播常数确定失稳的临界状态,进而对稳定性进行了研究。结果表明：周期弹性支承管结构的静力型失稳与杆的轴压失稳情况相似,等效的轴向压力由无量纲化的流体流速和流体压力确定。弹性支座的线刚度和转角刚度之间须满足一定的匹配关系才能使结构得到相应较高的临界的等效压力。     

受外激励二阶参变系统的周期解及其稳定性

给出受外激励二阶参变系统周期解的新的计算方法，它对于相当广泛一类方程均可适用，并可对解的稳定性作出判断。