轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的降維及非線性動力學研究.pdf

1、隨著旋轉(zhuǎn)機械日益向高功率、高轉(zhuǎn)速、高效率以及柔性化方向的發(fā)展，工程領(lǐng)域中許多振動故障都與系統(tǒng)的非線性因素緊密相關(guān)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學研究歷來受到研究者的重視。本文應用非線性動力學理論與方法，研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的若干重要問題，其主要研究目標為：1、以工程應用為背景，研究大型旋轉(zhuǎn)機械的非線性動力學降維問題以及連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性油膜力/密封力耦合振動特性；2、研究浮環(huán)軸承/轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動特性，揭示浮環(huán)軸承/剛性轉(zhuǎn)子和懸臂轉(zhuǎn)子的動力學

2、演化規(guī)律；3、針對轉(zhuǎn)子的軸向摩擦問題，分析不同參數(shù)影響下，轉(zhuǎn)子摩擦程度以及豐富的非線性動力學行為。本文的主要研究工作和成果包含以下幾個部分：
　　 1、綜述了動力系統(tǒng)的降維方法研究現(xiàn)狀、應用及最新進展，闡明了轉(zhuǎn)子非線性動力學的研究方法、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
　　 2、研究連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的近似慣性流形與非線性Galerkin降維方法，與標準Galerkin方法進行對比分析，驗證了非線性Galerkin方法應用在連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中

3、的有效性，分析了連續(xù)轉(zhuǎn)子/軸承/密封系統(tǒng)的非線性動力學演化規(guī)律。結(jié)果表明：在截斷模態(tài)的數(shù)目相同情況下，非線性Galerkin優(yōu)于標準Galerkin方法。連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的油膜/密封耦合系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子的響應主要表現(xiàn)為同步周期運動與非同步的概周期運動形式，并且在概周期運動領(lǐng)域存在多周期運動窗口。
　　 3、研究浮環(huán)軸承支撐的剛性轉(zhuǎn)子和懸臂轉(zhuǎn)子的動力學特性。通過改變不同的系統(tǒng)參數(shù)，揭示參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并且利用非線性Gale

4、rkin方法的后處理格式，對連續(xù)懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行分析。結(jié)果表明：浮環(huán)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動形式主要表現(xiàn)為周期運動，倍周期運動，概周期運動和混沌運動，并且浮環(huán)厚度、內(nèi)外間隙比、潤滑油粘度等參數(shù)對系統(tǒng)特性有重要的影響。對于考慮陀螺力矩下的連續(xù)懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，浮環(huán)軸承的運動規(guī)律也有所改變。
　　 4、研究軸向摩擦轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的彎扭耦合振動。主要結(jié)論為：橫向振動表現(xiàn)為由周期運動變成多周期甚至混沌運動，并且伴隨著軸心軌跡逐漸放大。扭轉(zhuǎn)運動相圖逐漸變