轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的降維及非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)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(dòng)故障都與系統(tǒng)的非線(xiàn)性因素緊密相關(guān)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)研究歷來(lái)受到研究者的重視。本文應(yīng)用非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)理論與方法，研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的若干重要問(wèn)題，其主要研究目標(biāo)為：1、以工程應(yīng)用為背景，研究大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)降維問(wèn)題以及連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線(xiàn)性油膜力/密封力耦合振動(dòng)特性；2、研究浮環(huán)軸承/轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線(xiàn)性振動(dòng)特性，揭示浮環(huán)軸承/剛性轉(zhuǎn)子和懸臂轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)

2、演化規(guī)律；3、針對(duì)轉(zhuǎn)子的軸向摩擦問(wèn)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(xiàn)性動(dòng)力學(xué)行為。本文的主要研究工作和成果包含以下幾個(gè)部分：
　　 1、綜述了動(dòng)力系統(tǒng)的降維方法研究現(xiàn)狀、應(yīng)用及最新進(jìn)展，闡明了轉(zhuǎn)子非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的研究方法、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
　　 2、研究連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的近似慣性流形與非線(xiàn)性Galerkin降維方法，與標(biāo)準(zhǔn)Galerkin方法進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了非線(xiàn)性Galerkin方法應(yīng)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(xiàn)性動(dòng)力學(xué)演化規(guī)律。結(jié)果表明：在截?cái)嗄B(tài)的數(shù)目相同情況下，非線(xiàn)性Galerkin優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)主要表現(xiàn)為同步周期運(yùn)動(dòng)與非同步的概周期運(yùn)動(dòng)形式，并且在概周期運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域存在多周期運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)改變不同的系統(tǒng)參數(shù)，揭示參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并且利用非線(xiàn)性Gale

4、rkin方法的后處理格式，對(duì)連續(xù)懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：浮環(huán)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式主要表現(xiàn)為周期運(yùn)動(dòng)，倍周期運(yùn)動(dòng)，概周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)，并且浮環(huán)厚度、內(nèi)外間隙比、潤(rùn)滑油粘度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性有重要的影響。對(duì)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(yùn)動(dòng)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(dòng)。主要結(jié)論為：橫向振動(dòng)表現(xiàn)為由周期運(yùn)動(dòng)變成多周期甚至混沌運(yùn)動(dòng)，并且伴隨著軸心軌跡逐漸放大。扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相圖逐漸變