具有横向裂纹转子的刚度研究

首先计算了含横向裂纹轴转动一周,裂纹处于不同开闭状态下,轴的十六个弯曲刚度的傅氏表达式,分析了诸刚度的特点及影响其变化规律的一些因素。进而,提出了转子空间位置唯一确定裂纹转子弯曲刚度的模型,给出了主要换算公式。     

碰摩转子系统的分叉与混沌行为分析

建立了两端刚性支撑的Jeffcott转子局部碰摩的动力学模型,将打靶法的思想与四阶龙格库塔法结合,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,数值模拟得出转子系统碰摩的分又,轴心轨迹,位移响应,幅值频谱和Poincaré截面图,分析了转子系统参数:频率比和偏心量对转子系统运动的影响,从中发现此类非线性振动系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为,研究结果对转子系统的故障识别与诊断具有一定的意义.     

含横向裂纹简单转子刚度的计算

以两端简支的 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子为对象,运用断裂力学和材料力学理论推导出含横向弓形裂纹的转子刚度计算公式,并在此基础上研究裂纹位置、裂纹深度和轴细长比 Ｒ／ Ｌ等参数对转子刚度的影响。计算结果表明,裂纹位置距转子中心越近、裂纹深度越深,转子的刚度就越小;转轴细长比越大,裂纹对转子刚度的影响就越大;当裂纹较浅时,可忽略平行于裂纹方向的刚度变化,而当裂纹较深时,应同时考虑与裂纹平行和垂直方向上的刚度变化。     

含横向裂纹的Jeffcott转子刚度分析

根据断裂力学理论和转子动力学理论,考虑沿3个坐标轴方向6个载荷的作用,推导出了含裂纹的转轴刚度。裂纹的开闭状态由裂纹面的应力决定。通过数值仿真计算发现:刚度在3个坐标轴方向上随着裂纹深度的变化幅度有很大差异,轴向刚度变化以及小裂纹情况下垂直于裂纹方向的刚度变化可以不考虑;随着细长比的增大,裂纹轴的刚度减小。     

考虑摩擦的球面切向接触刚度分形模型研究

为准确且方便地计算两球面的切向接触刚度（TCS）,在前期对两球面接触分形模型研究的基础上,通过引入考虑摩擦因素的弹塑性变形临界面积计算公式,并基于接触面切向刚度基本理论,建立了考虑摩擦因素的两球面切向接触刚度的分形模型。对模型进行了仿真分析,结果表明：切向接触刚度与法向载荷成正比关系;摩擦因数与切向接触刚度的关系因分形维数的变化而呈现出不同的规律;受到分形维数变化的影响,切向接触刚度随接触面材料特性参数和分形粗糙度幅值的增大而增大;在一定工况下,切向接触刚度在分形维数取1.5时达到最大,且当分形维数在1.5左右时,其值增大最快;球面内接触比外接触时的切向刚度大;随着曲率半径的增大,切向刚度增大。研究结果为后续开展高副结合面（如轴承等）润滑及动力学分析提供了理论基础。     

裂纹转子的动平衡研究

转子上裂纹的出现使转子的刚度发生变化,给裂纹转子的动平衡带来新问题。本文通过数值仿真分析,对裂纹方位角对转子系统响应的影响进行了分析。分析结果表明,在不平衡的大小和位置不变的情况下,转子的同频响应随裂纹方位角的变化而变化,使得裂纹转子的平衡变得非常困难。     

考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型研究*

为了更准确地计算圆柱面切向接触刚度,本文考虑摩擦因素的影响,在圆柱面分形接触模型的基础上,引入存在摩擦时弹塑性变形的临界面积公式,并利用切向接触刚度的基本理论,推导考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型,并通过Matlab对上述模型进行仿真,研究不同参数(摩擦因数、分形维数、粗糙度幅值 、材料的特性参数、曲率半径)以及接触的形式对切向接触刚度的影响。仿真结果表明：切向接触刚度与法向载荷成正比关系,但随分形维数取值范围的变化分别呈现指数与线性规律。摩擦因数与切向接触刚度成反比关系;材料的特性参数对切向刚度的影响,不仅与分形维数有关,还与自身取值关联;分形维数,粗糙度幅值与切向刚度的关系,受分形维数和材料特性参数的影响呈现正比或反比趋势。另外,内接触比外接触时的切向刚度大;随着曲率半径的变大,切向刚度增加。该研究为后续开展高副结合面动力学分析提供理论 基础。     

拉杆转子轮盘结合面切向接触刚度试验研究

运用分形接触理论,分析得到了轮盘结合面切向刚度模型,通过轮盘表面材料性能参数、拉杆转子法向载荷、切向载荷及轮盘表面的分形参数来得到轮盘结合面的切向接触刚度,对其变化规律进行数值仿真,并通过试验进行验证.研究结果表明:在定性理论模型上,分形接触理论是正确的,但分形理论有其适用范围,适用于粗糙度较小、拉杆转子法向载荷较大的...     

考虑稳定性的非线性刚度转子系统振幅突变分叉集分析

利用平均法导出非线性刚度转子系统的主共振频率响应方程,借助突变理论求出利用频率协调因子和激振力幅值表示的分叉集及其尖点表达式。根据奇点稳定性理论导出了转子系统稳定性条件,并得到利用频率协调因子和振幅构建的临界不稳定区域及其分叉点表达式。利用数值算例讨论了非线性刚度系数对分叉集突变区域、临界不稳定区域以及振幅特性曲线的影响。研究表明：减小转子系统的非线性刚度系数是控制转子系统振幅突变最为理想的方法。     

考虑结合面法向刚度的拉杆转子轴向振动特性

针对接触刚度解析模型参数确定困难、精度难以保证等问题,提出了根据弹塑性粗糙表面微体单元受力变形的有限元分析结果确定轮盘结合面法向刚度的方法;为准确获取拉杆转子的轴向振动特性,建立了考虑轮盘结合面法向刚度的集中质量动力学模型;运用上述方法和模型计算了某型实验转子轴向振动的固有频率,并将结果与实测数据进行对比,误差低于5%,证明了该方法的有效性;改变拉杆预紧力,进一步研究预紧力对拉杆转子动力学行为的影响,结果表明：拉杆预紧力对转子的作用效果存在一个饱和区域,可为拉杆预紧力数值的确定提供重要的设计依据。     

裂纹转子的刚度模型

对于转子轴来说,裂纹的存在主要影响转轴的刚度,进一步影响转子的动力特性.对裂纹转子系统中现有的几种刚度模型进行简略的总结后,提出两种新的确定刚度的方法.新提出的两种方法与现有刚度模型的原理不同,确定的裂纹张开区域不同,从而得到的刚度也不相同.通过与试验曲线的比较发现,新提出的应力强度因子为零法能更好地反映裂纹转子的刚度变化.     

非线性裂纹转子密封混沌系统的状态观测器方法

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大.文中针对裂纹转子密封系统进行研究.应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程.根据状态观测器理论,给出状态观测器控制对应算法.利用此方法对裂纹转子密封系统进行仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态.为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供理论依据,具有重要的实际工程应用价值.     

高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度研究

为准确计算高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度,基于W-M函数分形理论建立高速轮轨表面粗糙度三维数值模型;分析轮轨法向和切向接触刚度理论,运用有限元法离散轮轨接触面建立轮轨粗糙表面接触有限元简化模型;基于罚函数的面-面接触算法定义轮轨接触,加载位移载荷计算轮轨法向和切向接触刚度。计算结果表明:接触载荷作用下考虑轮轨表面粗糙度可更为准确地计算法向和切向接触刚度;轮轨法向接触刚度受法向载荷影响较大,且随着法向载荷的增加而增加,而摩擦因数对法向接触刚度的影响甚微;轮轨切向接触刚度随着法向载荷和摩擦因数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小。     

原子力显微镜微悬臂梁的分叉与混沌

以原子力显微镜单自由度模型为研究对象,在考虑激励和摩擦的情况下,应用相轨迹、Poincare图、分叉图等对Lennard-Jones potential力场模型系统进行分析计算,说明在其他参数不变激励频率为基频率时激励振幅对杆的影响,显示随着激励振幅的增大系统将发生分叉,在经过倍周期分叉后系统产生混沌.     

结合面法向和切向接触刚度的MPSO-BP神经网络算法的建模

提出一种基于改进的粒子群和BP神经网络相结合的算法模型,用改进粒子群优化算法优化BP神经网络参数。以机械结合面法向接触刚度和切向接触刚度作为算例。考虑结合面配对副材料、接触载荷、表面加工方法、表面粗糙度和结合面间的介质作为主要因素,对8组结合面法向和切向接触刚度进行预测建模,并对仿真与实验结果进行比较与误差分析。结果表明,该方法实现了多种影响因素组合下的机械结合面法向和切向接触刚度较高精度的建模和预测。     

非库仑摩擦转子试验台碰摩分叉行为

采用库仑摩擦力和非库仑摩擦力模型,建立悬臂双盘碰摩转子系统的运动微分方程。利用数值仿真方法,以转速为分叉参数分析了系统运动状态。分析结果表明,采用两种摩擦力模型时,系统产生分叉转速范围和转速带宽均有明显不同,系统通向混沌的道路主要是阵发性分叉和周期分叉。数值仿真结果与碰摩试验结果一致,且在相对速度影响系数B1=0．3和B2=0．06或B1=0．15和B2=0．06的情况下,宜采用非库仑摩擦力模型。     

考虑刀具偏心的变径向切深铣削稳定性研究

建立了变径向切深的铣削系统周期延迟微分模型,模型考虑了刀具偏心的影响,运用半离散估计技术获得了系统的稳定性.研究结果显示,随着径向切削深度的增大,稳定轴向切削深度先是急剧下降,在大约20%(径向切深与刀具直径的比值)径向切削深度后,稳定轴向切深基本不变.对于变径向切深加工,为了保证稳定加工,轴向切削深度应选取小于20%径向切削深度对应的稳定性极限值,最后通过试验验证了分析结果.     

含裂纹转子的振动特性计算用于裂纹在线检测的研究

本文研究含裂纹转子的振动特性。文章首先根据裂纹结构的应力强度因子，得到含裂纹单元体的刚度矩阵，进而得到裂纹转子的整体刚度矩阵和质量矩阵，列写出裂纹转子的运动微分方程，导出裂纹引起转子系统刚度变化与系统振动特性参数变化间的关系，从而可由实时在线测得的振动参数判断裂纹的位置。通过对模拟转子的计算和实测，表明本文提出的方法是一种可用于大型旋转机械转子轴裂纹在线检测的极为有效的方法．     

螺栓结合部切向刚度计算模型建立及分析

对于栓接结合部来说,当前的研究主要集中在栓接结合部整体法向刚度的研究。由于栓接结合部的切向刚度对整机静态特性也起着至关重要的作用,因此,要实现对栓接结合部静态特性的全面解析,还需提出一种计算栓接结合部切向刚度的方法。以栓接结合部法向刚度求解模型为基础,提出一种计算栓接结合部切向刚度的解析模型。最后分别通过解析计算及有限单元法对具体实例进行计算,结果表明:计算模型获得的栓接结合部的整体位移值等于8.3917e-4m,而有限元计算的结果为3.19e-4m,两者存在一定的偏差,主要原因在于有限元分析中考虑了摩擦力的影响。而在考虑摩擦力影响的情况下,数学模型计算出的总位移数值为3.104e-4m,与有限元的计算结果误差较小,故可证明所提数学模型的可行性。内容为机械系统中螺栓结合部综合刚度的求解奠定了一定的理论基础。     

齿轮传动机构混沌与分叉的研究

针对混合动力汽车齿轮减速机构,建立了间隙型非线性动力学模型并采用变步长Runge-Kuua数值积分法进行了求解.在考虑齿侧间隙、时变啮合刚度和综合齿频误差激励的情况下,研究了系统激振频率、啮合阻尼比和静载荷等参数对动态响应的影响.利用位移响应时间历程、相平面图详细描述了系统在倍周期分岔道路上吸引子由规则运动到混沌运动的演化过程.结果表明:因变化阻尼比引起的周期倍化道路上存在吸引子突变现象.从理论上揭示了齿轮副非线性动力学行为的复杂性态.