裂纹转子弯扭耦合振动研究

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以水平放置Jeffcott裂纹转子为研究对象,分析了刚度不对称转子的受力,根据哈密顿原理建立了弯扭耦合振动的非线性运动微分方程.并根据断裂力学和材料力学理论推导了裂纹轴的刚度计算公式,根据该公式计算了裂纹轴刚度随裂纹深度的变化,根据其结果在充分考虑了裂纹深度、不平衡量及转速的变化的情况下用数值方法分析了开裂纹转子和开闭裂纹转子的弯曲及弯扭耦合振动的动力响应,并对开裂纹转子的弯曲振动的稳定性及稳态振动响应进行了理论分析,得出了裂纹转子的开闭及弯扭的耦合及其横向弯曲振动响应的影响.同时对裂纹的开闭状态进行了数值模拟,分析了开闭裂纹的机理和特性,结果表明:裂纹的开闭表现为区域性,随转速及不平衡量的变化表现为:张开区、闭合区及呼吸区,在不同的区域表现出不同的动力学特性,同时由于裂纹开闭的区域性引起弯扭耦合振动的区域性,扭转的耦合作用表现在裂纹的张开区和呼吸区,且是通过大平衡量来实现的,其表现特性与开裂纹时一致,因而在转速较快,裂纹较深时须高度重视,同时由于在一定条件下会存在裂纹闭合区,使裂纹存在时的特有的动力学症状被隐藏,在故障诊断时需引起注意.
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