基于三维有限元模型对裂纹非对称转子振动及裂纹扩展控制研究

论文摘要

针对裂纹非对称转子的振动问题,运用非线性接触单元法建立了裂纹非对称转子的三维有限元模型,并采用自由界面模态综合法对模型进行降阶来缩短计算时间。通过仿真分析了相关参数的变化对主共振不稳定区域及不同裂纹位置对转子的振动特性变化等的影响,结果表明裂纹的出现会影响转子的共振频率及不稳定区域范围。同时采用模糊PID控制电磁执行器(EMA)实现对该转子系统振动的主动控制。其次,基于转子动力学理论及提出的裂纹开闭映射法研究了转速、不均匀质量和非对称转子的扁平性等参数变化对转子裂纹开闭特性的影响,提出了有效延缓裂纹扩展的方法。通过实验,利用EMA可对裂纹转子的振动及裂纹呼吸效应等均具有抑制效果,验证了控制方法的有效性。

论文目录

• 1 裂纹非对称转子有限元动力学建模
•   1.1 裂纹非对称转子的动力学方程
•   1.2 模型的降阶
•   1.3 裂纹开闭映射法
•   1.4 电磁执行器模型
• 2 模糊PID控制器的设计
•   2.1 模糊规则
•   2.2 可调整PID参数的获取
• 3 数值仿真
•   3.1 裂纹非对称转子的振动特性分析
•     3.1.1 裂纹位置角对转子振动的影响
•     3.1.2 裂纹位置对转子振动的影响
•     3.1.3 非对称转子的扁平性对转子振动的影响
•   3.2 延缓转子裂纹扩展分析
•     3.2.1 转速对裂纹扩展的影响
•     3.2.2 不均匀质量对裂纹扩展的影响
•     3.2.3 非对称转子扁平性对裂纹扩展的影响
•   3.3 电磁执行器对转子振动及裂纹扩展的控制
• 4 实 验
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘军,胡荣,陈建恩,王肖锋

关键词: 裂纹非对称转子,三维有限元模型,振动控制,延缓裂纹扩展

来源: 振动与冲击 2019年23期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 力学,机械工业

单位: 天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心

基金: 国家重点研究计划课题(2017YFB1303304),天津市自然科学重点基金(17JCZDJC38500,17JCYBJC18800)

分类号: TH136;O346.1

DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.23.001

页码: 1-9

总页数: 9

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