發(fā)布時間：2020-07-13 15:52

【摘要】：轉子系統(tǒng)是旋轉類兵器的核心部件,工作在高溫、高轉速等復雜環(huán)境中,易產(chǎn)生損傷破壞等問題,轉子裂紋是轉子系統(tǒng)最常見的故障。轉子系統(tǒng)一旦發(fā)生故障,會對國民經(jīng)濟和安全造成巨大傷害,因此研究裂紋轉子系統(tǒng)動力學特性,對于轉子系統(tǒng)在工程實踐中的應用具有重要的指導意義。運用ABAQUS軟件建立裂紋轉子系統(tǒng)三維實體有限元模型;根據(jù)實際應用改進了傳統(tǒng)鉸支支撐方式;采用XFEM方法模擬裂紋,選取了合適的裂紋斷裂和損傷準則;對網(wǎng)格劃分、動態(tài)分析以及擴展、振動參數(shù)的提取進行了研究�；诹鸭y轉子系統(tǒng)有限元模型,分析了重力、高轉速、裂紋、裂紋角度對轉子系統(tǒng)動力學特性的影響;研究表明:由于重力的作用,豎直方向比水平方向的振動幅值大,軸心軌跡為規(guī)則的橢圓;揭示了高轉速影響下系統(tǒng)出現(xiàn)了復雜的非線性現(xiàn)象;裂紋的存在引起轉子系統(tǒng)振動特性的改變,2X和3X等高倍頻成分被激發(fā),軸心軌跡出現(xiàn)變形;總結了不同角度裂紋轉子系統(tǒng)的振動特點,深入研究了 45°裂紋轉子系統(tǒng)隨轉速變化的振動特性規(guī)律。結合無裂紋、30°和45°裂紋轉子系統(tǒng)的振動響應和結構模態(tài)實驗,探究了三種轉子系統(tǒng)的振動特性,驗證了裂紋轉子系統(tǒng)仿真分析結論的正確性和可靠性。系統(tǒng)性分析了不同裂紋深度、轉速、溫度及偏心質量對直裂紋轉子系統(tǒng)動力學特性的影響規(guī)律,作出性能評價;研究表明:低速運轉時,可根據(jù)頻域圖倍頻幅值的改變來檢測直裂紋深度的變化;轉速低于第一階彎曲臨界轉速時,裂紋所引起振動響應占主要作用,當轉速接近或等于第一階彎曲臨界轉速時,圓盤偏心引起的振動響應占主導,掩蓋了裂紋引起的振動特性;隨著溫度的增加,頻域圖3X幅值增長最明顯,軸心軌跡變形程度高;由于偏心質量的增大,頻域圖出現(xiàn)較多分數(shù)頻成分,軸心軌跡變形較明顯,非線性現(xiàn)象增強。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ03
【圖文】：

圖１．１．１斷裂失效軸邐圖１．１．２裂紋轉軸逡逑１．２國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀逡逑自上世紀７０年代開始，各國科研人員對裂紋轉子動力學特性開展了研究，并取得逡逑了一系列研宄成果和理論體系。ＡＬ－ＳｈｕｄｅｉｆａｔＭＡ［⑵采用有限元模型研宄開裂紋轉子逡逑的彎曲應力波動性；Ｄａｒｐｅ［１３］應用Ｄｉｍａｒｏｇｏｎａｓ理論對裂紋轉子的振動特性以及開閉規(guī)逡逑律進行了詳細的分析；ＳｉｈＧＣ等首先假設裂紋位于轉盤根部，并對轉子系統(tǒng)的陀逡逑螺效應和軸承支承剛度進行了簡化處理，運用有限元法等計算方法對運算結果進行了逡逑詳細分析，提出將裂紋轉子簡化為線性系統(tǒng)的有效處理方法。目前，已有很多學者對逡逑裂紋轉子系統(tǒng)進行數(shù)學模型的建立和推導，然而對于工程實踐中，大量的數(shù)值計算模逡逑擬需要具備較多的學術知識和理論體系，但不能直觀的觀測裂紋轉子系統(tǒng)三維實體模逡逑型，不具有可操作性和靈活性。逡逑往往很多轉子系統(tǒng)都在惡劣的環(huán)境中運轉，溫度和轉速等因素對轉子系統(tǒng)的影響逡逑必不可少。巡飛彈工作環(huán)境非常惡劣，長期處于高溫、高轉速等條件下運轉，導致航逡逑空發(fā)動機內(nèi)部轉子等部件在工作中時常會產(chǎn)生熱彎曲以及熱變形，這些問題通常會引逡逑

（ａ）表面裂紋邐（ｂ）穿透裂紋邐（ｃ）深埋裂紋逡逑圖２．１．１按裂紋的幾何特征分類逡逑對于轉子、圓柱體等圓截面物體所產(chǎn)生的表面裂紋，即三維裂紋，通常將該裂紋逡逑作以下三種情況進行簡化：直前緣裂紋、半橢圓前緣裂紋和半圓形前緣裂紋，如圖２．１．２逡逑所示。逡逑呡趣邋Ｑ逡逑（ａ）直前緣裂紋邐（ｂ）半橢圓前緣裂紋邐（ｃ）半圓形前緣裂紋逡逑圖２．１．２轉子裂紋的前緣特征分類逡逑（ａ）直前緣裂紋：該裂紋的邊為直線，為了有限元仿真分析計算方便，現(xiàn)有研宄逡逑中關于該型裂紋的處理方式通常是將其設置為直線。逡逑（ｂ）半橢圓前緣裂紋：該型裂紋在實際疲勞擴展中，其擴展路徑近似為橢圓邊，逡逑且工近。逡逑

２裂紋轉子系統(tǒng)有限元模型的建立邐碩士學位論文逡逑／＾￣邋／Ｉ邋Ｉ－邐￣￣／１邋ｒ－邋ｉｉ／：邋ｎ邋＾—／Ｉ邋ｆ逡逑卜：＂心廣。舅逡逑＾邐［／邋Ｎ邋：：＇－ｙＱ邋＜■■：．］邐／邐｜邐邐／邐■邋：邋．邋；邋．邋１．．逡逑（ａ）表面裂紋邐（ｂ）穿透裂紋邐（ｃ）深埋裂紋逡逑圖２．１．１按裂紋的幾何特征分類逡逑對于轉子、圓柱體等圓截面物體所產(chǎn)生的表面裂紋，即三維裂紋，通常將該裂紋逡逑作以下三種情況進行簡化：直前緣裂紋、半橢圓前緣裂紋和半圓形前緣裂紋，如圖２．１．２逡逑所示。逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2753664