WPC的动态特性——传递矩阵法与有限元法的比较

WPC的动态特性——传递矩阵法与有限元法的比较

一、Dynamic characteristics of a WPC-comparison of transfer matrix method and FE method(论文文献综述)

裴雪如[1](2021)在《指尖密封-转子-轴承系统模型及动特性研究》文中进行了进一步梳理转子系统的动力学特性包括临界转速计算、模态振型分析、谐响应特性等内容,不仅与转子自身的结构有关,也与转轴上轴承的支撑特性以及密封系统的结构密切相关,而且系统的动态特性对密封的动力学分析和结构设计提供反馈指导。为此,针对指尖密封特定转子系统,根据指尖密封的工作原理建立时变密封力模型,分析指尖密封时变密封力特征,并考虑转轴上滚动轴承支撑及指尖密封结构的作用,分析了指尖密封-转子-轴承系统模态和谐响应特性,并研究了相关参数对转子系统动力学特性的影响,为指尖密封系统动特性分析及密封结构动力学设计提供了重要理论参考。主要内容与研究结论如下:1.根据转子系统物理模型建立动力学方程,忽略滚动轴承阻尼,将其等效为具有一定刚度的弹性支撑,分别确定出圆柱滚子轴承与角接触球轴承的支撑刚度。通过Simulink状态空间模块对动力学方程进行求解,得到了转子的径向跳动量,并分析了转速对转子跳动量的影响规律。结果表明:当转子转速为40000r/min时,转子质心处最大径向位移为7.267 × 10-3mm,密封跑道处转子的最大径向位移为0.02665mm。并且随着转速的增大,转子位移响应幅值减小,并逐步趋于稳定。2.根据指尖密封的工作原理及结构特性,建立了接触区域指尖梁密封力的时变模型,通过坐标变换求解出指尖片的时变密封力,并分析了指尖密封结构参数以及实际工况对密封力的影响规律,结果表明:在全局坐标系XOY下,X、Y方向的时变密封力均呈现周期性变化规律,其单层指尖片密封力幅值为25.66N。对于多层指尖片而言,奇数层的指尖片具有相同密封力,偶数层的指尖片具有相同密封力,其3层指尖片的时变密封力幅值为56.59N。此外随着指尖梁个数、密封片层数、转子径向跳动量及转速的增大,时变密封力的幅值会有所增大,转子转速同时会影响时变密封力的周期,随着转速的升高,周期缩短。3.利用传递矩阵法与有限元法求解转子系统临界转速,并通过ANSYS Workbench分析滚动轴承刚度及指尖密封结构刚度对转子系统模态特性的影响。结果表明:两种方法求解转子系统临界转速的相对误差均小于4%;位置1圆柱滚子轴承刚度主要影响转轴一阶临界转速,位置2角接触轴承刚度会影响二阶、三阶临界转速,位置3角接触球轴承刚度主要影响转轴的三阶临界转速;随着密封刚度的增加,一阶临界转速增大,对应转轴变形程度减小。指尖密封特定转子系统最高转速介于一阶、二阶临界转速之间,因此可通过增大指尖密封结构刚度和位置1、2轴承刚度提高转子系统的一阶、二阶临界转速。4.考虑滚动轴承及指尖密封的作用,根据建立的有限元模型,通过ANSYS Workbench对转子系统进行谐响应分析。结果表明:随着轴承刚度的增大,转子系统位移响应幅值减小;随着密封力增大,转子系统在一阶、二阶临界转速下的位移响应幅值减小,在三阶下的位移响应幅值增大;密封数量对二、三阶下转子系统位移响应的影响相对明显;此外,本文的转子系统在一阶、三阶下的位移响应幅值主要受到位置a密封的影响,而二阶的位移响应幅值主要受到位置c密封的影响。在实际工程中应该综合考虑指尖密封结构、数量和位置影响对转子系统进行合理设计。

魏铭硕[2](2021)在《基于有限元法的汽轮发电机轴系动态特性及阻尼特性研究》文中研究说明伴随着我国工业经济的迅速发展,电力系统的稳定性变得尤为重要。我国目前仍以火力发电为主,随着机组容量变大,轴系变长,刚度下降,同时用电负荷呈现多样性,大量新型电力电子技术得到应用,这些因素均易引发机电耦合现象,导致大型汽轮发电机组轴系振动大,进而产生轴系断裂、减少轴系疲劳寿命等现象。由于汽轮发电机组尺寸的不断增大,固有频率在频率范围内存在20至30阶被电力系统激发,当电网谐振频率与固有频率互补时,电磁转矩会比稳态时增大500倍,因此汽轮发电机对电网系统引起的振动是非常敏感的。针对轴系扭振的研究,仿真模型大多基于集中质量模型,以3质块或6质块模型作为计算固有频率的基础模型,由此关于抑制次同步振荡的方法也均基于该模型之上。虽然简单集中质量模型已足以概括轴系固有频率的特征,但却只能求取低阶模态,且更不适用基于改变串补度来抑制次同步振荡的方法,并且在疲劳寿命分析上也不适用,无法体现轴系内部的扭转力矩。汽轮发电机因为非常复杂的结构使得构建模型且分析其动态特性非常困难。基于上述分析,有限元方法的提出顺利的解决了这个问题,仿真软件ANSYS为有限元分析的实现提供了便利。本文以某600MW汽轮发电机组为研究对象,主要研究内容如下:基于有限元法,利用三维绘图软件SOLIDWORKS合理绘制简化后的轴系模型,通过ANSYS软件分析其固有特性和主振型,并与传统分析方法传递矩阵法以及IEEE第一标准型6质块分析法进行对比,得出了有限元法分析的优缺点。针对建立的汽轮发电机轴系模型,对汽轮发电机轴系进行有限元瞬态分析,研究轴系在额定工况下施加三相短路扭矩后的稳定性,仿真以发电机靠近汽轮机低压缸侧的轴承为例,得到了该轴承径向的位移大小和变化趋势,并基于此模型分析了转子轴承的接触阻尼系数对轴系关键轴承径向振动的影响,为研究汽轮发电机组在受到电气侧故障时的轴系动态特性提供了重要仿真依据。基于有限元法建立的连续质量模型所得固有频率,以IEEE第一标准模型为仿真原型,用PSCAD仿真软件研究了电气阻尼系数与串补度的关系,并根据轴系弯扭耦合振动理论发现了IEEE第一标准模型关于抑制次同步振荡方法存在的问题:只考虑改变串补度避开扭振固有频率,而没有考虑弯扭耦合振动,验证了连续质块模型(有限元法)求得的固有频率对次同步振荡研究的有效性。为了抑制汽轮发电机轴系振动,本文提出了一种新的双端驱动汽轮发电机模型,分别用有限元仿真软件ANSYS以及MATLAB对新的轴系模型进行分析,对比施加三相短路故障后双端驱动与单端驱动的轴系振动,表明双端驱动汽轮发电机在抑制轴系振动上有非常良好的效果。

舒浩[3](2021)在《基于轴系参数辨识的无试重模态动平衡方法》文中指出旋转机械日益由低转速、小功率向高转速、大功率迈进,转子振动影响着机械系统的高效运行,研究表明,大约70%的转子振动故障来源于转子不平衡问题,因此,转子动平衡方法的研究至关重要;而现有动平衡方法中,大多需要添加试重,这势必会降低平衡效率且在一定程度上对零件表面结构造成破坏,因此,越来越多的学者向无试重平衡法展开了研究;除此之外,集中不平衡质量模型被广泛应用于转子不平衡参数识别中,此时,未考虑不平衡量在轴上的任意分布及轴承特性参数对转子振动的影响;且在平衡盘数量有限时,传统平衡方法降振效果不明显。因此,本文基于转子的偏心为空间曲线这一基本假设,通过轴承处的振动对分布不平衡及轴承特性参数进行辨识,并将其运用到无试重模态平衡方法中。本文首先介绍了转子动力学的相关知识,包括临界转速、模态振型、不平衡响应的计算,详细阐述了影响系数法与无试重模态平衡法,为动平衡仿真提供理论基础;其次,采用有限元子结构法建立了转子-轴承系统模型,构造了轴承处振动与质量偏心曲线系数之间的关系矩阵,通过给定转子质量偏心,获取了多组转速下轴承处的振动数据;然后,构造了轴承处的响应与偏心曲线系数和轴承特性参数之间的关系矩阵,通过该振动数据,实现偏心曲线系数及轴承特性参数的辨识,并分析了有限元网格细化程度及转速个数对参数辨识的影响,通过辨识的实际运行状态下的轴承特性参数计算模态振型,并采用三次样条函数、拉格朗日插值函数等对离散振型数据进行曲线拟合得到振型函数,最后,通过质量偏心曲线及振型函数求解配重,实现无试重模态动平衡。以悬臂单盘转子-轴承系统为例,采用五次多项式函数表征转子质量偏心,分析不同偏心曲线系数组合对不平衡响应的影响,在四个不同转速下测量转子一倍频处的振动,随着不平衡量及转速的增大,轴承处振动越大;然后通过上述振动数据进行了参数辨识,进而求解配重,将配重添加到配重盘上,结果表明,平衡后的转子振动降低了50%左右,验证了该动平衡方法的有效性,由平衡效果可知,振型函数拟合效果越好,动平衡精度越高;最后,将该方法与单面影响系数法的平衡效果进行对比分析,表明该无试重模态平衡法较影响系数法好。本文考虑了分布不平衡质量模型,仅通过测量轴承处振动即可实现转子动平衡,无需添加试重,保证了零件表面结构不被破坏,提高了平衡效率,为高速运行的转子提供了平衡方法,降低了轴承处振动,且该方法可对转子振动状态监测提供指导。

张伟政,林智,丁雪兴,吴传扬[4](2021)在《叶轮转子-轴承-干气密封系统固有频率的计算及分析》文中进行了进一步梳理为避免干气密封系统在高速工作环境中发生共振现象,以叶轮转子-轴承-干气密封组成的大系统为研究对象,求解系统的固有频率,分析其动态特性。利用传递矩阵法,计算得出系统的四阶固有频率;采用有限元法对系统进行模态分析,得到其固有频率及振型图;再基于误差法和内积相关性法对2种方法所得到的固有频率进行对比分析,得出误差最大在8%左右,且内积相关度为0.948,吻合度较高。通过计算和仿真验证,证实2种方法的可行性,得出该系统工作转速不能大于10 290.6 r/min,为以后叶轮转子-轴承-干气密封系统的动态特性分析提供了参考。

赵强[5](2021)在《小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究》文中指出随着复杂微小型零件在高新科技领域的广泛应用,小型精密机床被提出了更高的加工精度要求。在机床设计阶段,优化结构性能是提高零件加工精度及表面质量的重要手段之一。然而单一的刚度、热特性、精度等性能优化设计难以保证整机结构性能最优,且未考虑各项性能间的耦合关系,无法满足小型精密机床向更高精度发展的要求。因此,本文通过分析刚度、热特性及精度性能对五轴小型精密机床的作用机理,利用集成设计法对各项性能进行综合优化设计,以科学、系统的指导整机系统设计。本文首先构建五轴小型精密机床结构模型,并基于多体系统传递矩阵法建立机床拓扑结构动力学模型以获取系统固有振动频率参数,同时基于拓扑结构动力学模型以动力子结构法划分机床子结构模型,通过有限元法与多体传递矩阵法验证子结构模型,确定子结构位置关系的动刚度特性,完成子结构动刚度与整机结构动刚度的匹配优化设计。进一步针对小型机床结构紧凑散热较慢的问题,通过数值方法对机床所处热环境进行模拟,并利用热传递与热变形机理确定机床主要热源及边界条件,继而采用有限元仿真技术建立整机温度场及热-结构耦合变形场模型。在此基础上,建立机床热优化设计模型,用以指导小型精密机床热特性研究。随后基于多体系统理论构建小型精密机床拓扑结构,分析机床几何误差元素并建立整机空间误差模型,通过灵敏度分析辨识影响其空间误差模型的关键几何误差元素,利用各几何误差元素灵敏度系数占总几何误差元素灵敏度系数的百分比,实现机床精度分配准则的判定,为小型精密机床精度设计提供理论依据。最后,基于小型精密机床刚度、热特性及精度性能研究的基础,以机床整机结构性能最优为设计目标,构建机床刚度、热特性和精度综合性能的集成数学模型,并通过i SIGHT优化设计平台对综合性能进行集成研究,提出多目标优化集成设计方法,完成五轴小型精密机床多目标优化集成设计方法的研究。

罗忠,王晋雯,韩清凯,王德友[6](2021)在《组合支承转子系统动力学的研究进展》文中指出转子系统是旋转机械的核心部件,在航空发动机、燃气轮机、压缩机和数控机床等众多机械装备中都有广泛应用。转子系统一般由旋转部件和支承部件构成,其中组合支承是转子系统中重要的承力部件。转子系统中的几何非线性、转定子碰摩、连接非线性等非线性因素与支承自身的非线性因素耦合产生的内部激励,使得转子系统动力学行为复杂,发生混沌现象。首先阐述了组合支承转子动力学的研究背景和意义,回顾了应用在航空发动机中组合支承转子系统的支承方案及其应用情况,系统的介绍了五种组合支承转子系统模型,现有的建模方法、应用在组合支承转子系统高维非线性动力学中的降维方法、非线性动力学微分方程的求解方法、组合支承非线性问题的机理研究以及对转子系统振动特性的影响,最后提出了在组合支承转子系统研究中值得关注的问题。

周经纬[7](2020)在《水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制》文中认为风力发电机的主要功能是将地表的风能转化为电能,从而实现低碳的能量转化过程。其中,叶片作为从外界吸收能量的主要部件,具有大展弦比、受力复杂、模态密集等特点,在复杂气动力的作用下,易出现共振、自激振动等现象从而导致结构的失效和破坏,因此,风力机叶轮系统的动力学特性受到世界范围内的广泛关注,这方面的研究对于提高风力机整体的安全性及降低制造成本,都具有重要应用价值和指导意义。同时,在掌握风力机叶轮系统的动力学特性基础上,优化叶片的变桨控制系统可以提高风力机的发电效率及可靠性,是大型风力发电机柔性叶片设计的关键问题。本文旨在研究风力发电机叶片、叶轮及控制系统的动力学问题。并对风力机叶片的力学模型、叶轮系统的进动和涡动、失速颤振以及风力机控制系统产生的自激振动依次展开分析,具体的研究内容如下:(1)研究变截面薄壁梁的弯扭耦合效应,根据达朗贝尔原理,构造结构的本构关系,利用Hamilton原理建立了弯扭耦合变截面薄壁梁的动力学微分方程,结合传递矩阵(TMM)以及微分变换(DTM)的思想,提出了传递微分变化法(TDTM),分别研究等截面弯扭耦合薄壁梁以及变截面弯扭耦合薄壁梁的自由振动和受迫振动问题。并将计算结果与实验进行比对,分析了微分变换法的计算效率。研究剪切中心位置改变,以及考虑截面翘曲位移对于固有频率产生的影响。(2)在变截面结构弯扭耦合效应研究的基础上,将风力机叶片简化成弯曲-弯曲-扭转耦合的变截面梁模型,通过Hamilton原理建立了叶片的动力学微分方程,研究了叶片由于旋转效应导致的拉伸力、离心力以及科氏力对于叶片固有频率的贡献,探讨了由科氏力造成的模态间的相位差和模态迁移现象。计算结果与实验和商业软件进行对比。(3)通过叶素动量理论计算了叶片非线性的气动性能以及扭转变形,获得了风力机叶片不同工作状态下的气动阻尼,研究了控制器使能状态以及停机掉电工况下,叶片发生失速颤振的条件,总结了风速、偏航对风角度、结构阻尼对于叶片失速颤振区间的影响。(4)研究了风力机三叶片叶轮的动态特性,建立了叶根坐标系、旋转轮毂中心坐标系、机舱坐标系间的相互转换关系。通过传递微分变换法研究了叶轮系统的模态,利用达朗贝尔原理计算了叶轮面内正进动和反进动的进动效应。通过简化弹性支承模型研究了叶轮系统的面外涡动。计算了叶轮系统在控制器使能以及停机状态下的气动阻尼以及颤振区间,研究了叶轮方位角和桨距角对于颤振发生区间的影响,提出避免停机颤振发生的解决办法。(5)分别建立风力发电机的扭矩控制以及变桨控制系统的动力学微分方程,研究了时间延迟对永磁直驱电机扭矩控制回路稳定性的影响。对非线性气动力进行摄动分析,通过非线性增益调度的方法研究了风力机变桨控制系统的转速控制策略。建立气动-弹性-控制耦合的变桨驱动系统的动力学微分方程,研究了当叶片产生偏离变桨轴的大变形时,控制器整定参数的偏差对系统鲁棒性的影响,以及自激振动的产生过程和机理。

何建康[8](2020)在《基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析》文中研究表明柔顺机构是一种利用铰链弹性变形传递运动和力的新型机构,具有较高的运动分辨率和精度,主要应用在精密工程、机器人、智能结构等前沿领域。目前,大多数学者着重于柔顺机构运动学、静力学及结构设计等方面的研究,有关柔顺机构动力学的研究比较少。本文利用多体系统传递矩阵法建立柔顺机构的动力学模型并对其动态性能进行分析,主要内容如下:多体系统传递矩阵法主要用于研究多刚柔体系统的动力学,它的基本思想是将复杂的多体系统分为若干特征单元,用矩阵形式表示单元两端面的力学传递关系,联立各单元的力学传递关系得到整个系统的动力学模型。基于多体系统传递矩阵法的基本思想,将柔顺机构视为由许多柔性铰链和刚性杆件等特征单元组成的多体系统。柔性铰链分为直梁型和圆弧型柔性铰链,将其分别等效为等截面和变截面无质量弹性梁,应用材料力学理论分别推导了直梁型柔性铰链和圆弧型柔性铰链的传递矩阵。相对于柔性单元,柔顺机构中的杆件刚性大变形小,将其等效为振动刚体,采用动量矩定理分别推导了柔顺机构中单输入单输出杆件、多输入单输出杆件的传递矩阵。柔顺支链是柔顺机构中不可或缺的一部分,不同支链就会形成不同形式和功能的柔顺机构。将支链视为由若干柔性铰链和杆件等特征单元组成的简单柔顺机构,根据支链中各单元的连接形式,联立每个特征单元在全局坐标系下的传递矩阵和传递方程得到柔顺支链的传递方程。柔顺支链的传递方程是以固有频率为未知量的复杂矩阵方程,利用边界条件将其降阶为相对简单的齐次方程组,求解齐次方程组的未知变量得到柔顺支链的固有频率和振型。为了利用传递矩阵法分析柔顺支链在外界激励作用下的动力响应,将外力代入传递方程中得到柔顺支链的动力响应方程。动力响应方程是以激励频率为未知变量的矩阵方程,将边界条件代入动力响应方程中可求解柔顺支链中任意点的简谐位移响应。基于上述思想,利用多体系统传递矩阵法分别建立了柔顺机构中链式柔顺支链、杠杆位移放大支链及桥式位移放大支链的传递方程和动力响应方程,并借助边界条件分析了三类柔顺支链的相关动态特性。通过与有限元仿真对比,验证了利用多体系统传递矩阵法分析三类柔顺支链动力学的可行性。柔顺并联机构是由柔顺支链和输出平台通过一定形式连接的常见柔顺机构。基于多体系统传递矩阵法分析柔顺机构动力学的思想,将柔顺并联机构分为柔顺支链和动平台单元,动平台视为多输入单输出的振动刚体,联立柔顺支链的传递方程、动平台的传递方程以及动平台各输入点之间的位移关系式得到柔顺并联机构的传递方程,并借助边界条件可求解柔顺并联机构的固有振动特性。将外力代入柔顺并联机构的传递方程中得到整个机构的动态响应方程。求解动态响应方程可得柔顺并联机构中任意点的动态响应。基于上述思想,分别建立了基于链式柔顺支链、桥式位移放大支链及杠杆位移放大支链的柔顺并联机构的动力学模型,并利用边界条件分析了三类柔顺并联机构的动力学特性。通过与有限元仿真对比,验证了所建立的模型能准确反映柔顺并联机构的动力学性能。

郝泽睿[9](2020)在《超重力离心机整机结构振动特性分析》文中提出随着社会经济的快速发展,旋转机械的地位也得到了不断地提升,离心机也在工程应用领域方面得到了广泛的应用。无论是食品医药行业还是工程液料处理,对离心机高效可靠长期的平稳运行都提出了更高的要求。这就要求在离心机设计阶段对其进行深入细致的转子动力学研究。本文主要研究了以下几方面的内容:(1)以国内某工业用超重力离心机为基础,从结构几何模型出发,完成了对离心机模态、谐响应等动力学计算。重点研究了模型前处理优化及球铰、弹簧等关键部位的约束关系,详细说明了离心机有限元分析设置、计算步骤及结果,为后续的研究提供支持。(2)依据ANSYS模型对弹簧刚度、阻尼器阻尼等结构参数进行参数敏感性分析,探究参数在合理的取值范围内对系统临界转速的影响。并在保证计算的准确性和有效性的前提下,通过有限元分析的谐响应模块,对比分析了不同参数在相同情况下对转子产生的影响,得到了弹簧刚度在实测范围内对系统临界转速的影响随着刚度变大而升高。阻尼器阻尼值在100-250N·s/mm范围内变化时候对系统临界转速有着较大影响的结论。(3)在超重力离心机模型的基础上,完成了对振动监测试验台的模型设计与搭建,介绍了试验台重点机械结构设计思路如锥套-法兰结构和球铰润滑机构以及试验台可编程控制系统的选型与搭建。在保证空间的前提下,设计了一款适用于试验台转子的电磁轴承,并将离心机下端转鼓替换为具有可操作性的平衡盘,为后续实验提供了良好的平台。(4)以试验台模型为依据,从试验台设计目的出发,分别建立了四种振动控制模型,详细阐述了分析计算的流程及条件设置。通过控制变量法,将四种方案层层带入分析,得到了球铰固定使得系统刚度增加,响应幅值上升,电磁执行器以及轴承阻尼可以降低最大振幅的结论。

曹家瑜[10](2020)在《某型柔性转子动力系统建模及仿真》文中认为针对柔性转子系统在临界转速下由于陀螺效应的作用会产生较强的回旋振动造成机械转子系统失稳的问题,本文以柔性转子系统作为研究对象,建立转子动力系统的数学模型,利用有限元建模方法,进行动力系统模态的仿真分析并进行试验验证。结合全频谱技术分析转子系统回旋振动信号,实现了诱发转子失稳故障的有效诊断。因此本文对船舶轴系的动力学特性的研究具有较高的学术价值。首先基于前人对转子动力学的研究成果,推导并总结出简单转子动力系统的数学建模过程;借助转子动力系统的数学模型,研究了其各阶模态的计算方法;利用转子动力系统的各阶模态绘制转子动力系统的坎贝尔图,坎贝尔图可以用于研究转子动力系统的临界转速以及正反进动现象。然后基于有限元理论,研究了柔性转子系统中十分重要的轴单元、圆盘单元以及轴承单元的有限元单元建模方法,基于Matlab平台,编写可以对柔性转子动力系统进行有限元建模的程序,同时开发出可以对柔性转子动力系统有限元模型进行分析的程序,该程序可以对柔性转子动力系统进行模态分析以及绘制坎贝尔图,实现了对较为复杂的柔性转子模型进行建模以及分析的功能。通过在某型柔性转子动力实验台上完成实验,将实验结果与有限元建模仿真结果进行了比对,对程序的可靠性进行了验证。最后研究了利用全频谱技术分析转子系统回旋振动信号的故障诊断方法,从全频谱技术的理论基础出发,讨论了全频谱技术的特点,以油膜诱发转子失稳这一故障为例,研究了利用全频谱技术对转子系统进行故障诊断的方法,并以某故障实验台对该诊断方法进行了验证,结果表明全频谱技术可以对油膜诱发转子失稳的故障进行有效诊断,提高了故障诊断的便捷性与准确度。

二、Dynamic characteristics of a WPC-comparison of transfer matrix method and FE method(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Dynamic characteristics of a WPC-comparison of transfer matrix method and FE method(论文提纲范文)

(1)指尖密封-转子-轴承系统模型及动特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 转子动力学的研究现状
        1.2.2 柔性密封的研究现状
        1.2.3 研究现状总结
    1.3 本文研究主要内容
2 转子系统动力学方程建立及求解
    2.1 转子系统几何模型建立
    2.2 转子系统动力学方程建立
        2.2.1 滚动轴承支撑刚度的确定
        2.2.2 转子系统动力学方程的建立
    2.3 转子系统动力学方程求解
    2.4 本章小结
3 指尖密封的密封力分析及计算
    3.1 指尖密封结构类型及密封原理
        3.1.1 指尖梁型线结构
        3.1.2 指尖密封类型及密封原理
    3.2 指尖密封力学模型建立及分析
        3.2.1 指尖密封时变特性分析
        3.2.2 指尖密封接触区力学分析
        3.2.3 等效参数的确定
    3.3 指尖密封时变密封力的求解
    3.4 条件参数对时变密封力的影响
        3.4.1 指尖密封结构参数对时变密封力的影响
        3.4.2 工况条件对时变密封力的影响
    3.5 本章小结
4 转子系统模态特性分析
    4.1 模态分析理论基础
    4.2 基于传递矩阵法的转子系统临界转速分析
        4.2.1 传递矩阵法的理论基础
        4.2.2 转子系统简化模型轴段划分及参数求解
        4.2.3 传递矩阵法的求解思路
    4.3 基于有限元法的转子系统模态分析
        4.3.1 有限元模型建立
        4.3.2 有限元模型网格划分
        4.3.3 转子系统模态分析
    4.4 传递矩阵法与有限元法结果对比
    4.5 刚度参数对转子系统模态特性影响
        4.5.1 滚动轴承刚度对转子系统模态特性影响
        4.5.2 指尖密封刚度对转子系统模态特性影响
    4.6 本章小结
5 指尖密封-转子-轴承系统谐响应特性分析
    5.1 谐响应分析理论基础
    5.2 转子系统谐响应分析
        5.2.1 转轴不平衡力的计算
        5.2.2 谐响应分析及结果讨论
    5.3 滚动轴承刚度对转子系统谐响应特性的影响
        5.3.1 不同位置轴承刚度对转子系统谐响应影响分析
        5.3.2 仿真结果分析
    5.4 指尖密封对转子系统谐响应特性的影响
        5.4.1 不同密封力的转子系统谐响应分析
        5.4.2 不同指尖密封数的转子系统谐响应分析
        5.4.3 不同指尖密封位置的转子系统谐响应分析
    5.5 本章小结
6 结论
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果

(2)基于有限元法的汽轮发电机轴系动态特性及阻尼特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 汽轮发电机轴系振动的研究现状
        1.2.1 弯曲振动研究现状
        1.2.2 扭转振动研究现状
        1.2.3 弯扭耦合振动研究现状
        1.2.4 抑制轴系振动研究现状
    1.3 汽轮发电机轴系模型的研究现状
        1.3.1 有限元方法研究现状
        1.3.2 传递矩阵法研究现状
    1.4 汽轮发电机机械阻尼及电气阻尼研究现状
        1.4.1 机械阻尼
        1.4.2 电气阻尼
    1.5 本文的主要工作
第二章 汽轮发电机轴系动态特性分析
    2.1 引言
    2.2 ANSYS软件介绍
    2.3 三维实体模型的建立
        2.3.1 主轴的简化
        2.3.2 叶轮及叶片的简化
        2.3.3 轴承及轴承座的简化
    2.4 模态分析基本原理
        2.4.1 定义材料属性
        2.4.2 网格划分
        2.4.3 边界条件
        2.4.4 模态分析
    2.5 有限元法、传递矩阵法与6 质块扭振模型的对比
        2.5.1 传递矩阵法
        2.5.2 6质块弹簧质量模型
    2.6 本章小节
第三章 轴承-转子接触阻尼对轴系振动的影响
    3.1 引言
    3.2 三相短路故障扭转振动响应
    3.3 三相短路故障下的瞬态分析
    3.4 转子轴承接触阻尼系数对轴系振动的影响
    3.5 本章小结
第四章 电气阻尼特性研究
    4.1 引言
    4.2 次同步振荡及电气阻尼的研究内容
    4.3 复数力矩系数分析法
        4.3.1 复数力矩系数分析法的理论基础
        4.3.2 测试信号法
        4.3.3 电气阻尼系数变化曲线与线路谐振频率的关系
    4.4 本章小节
第五章 基于有限元法的双端汽轮机和单端汽轮机轴系振动比较
    5.1 双端结构
    5.2 双端驱动汽轮发电机的有限元模型
    5.3 双端驱动汽轮发电机的数学模型
        5.3.1 双端驱动轴系运动模型
        5.3.2 双端驱动汽轮机调速的数学模型
    5.4 双端驱动汽轮发电机与单端驱动振动响应分析对比
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
    6.3 主要创新点
参考文献
附录一
致谢
攻读学位期间发表论文情况

(3)基于轴系参数辨识的无试重模态动平衡方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源、研究背景与意义
        1.1.1 研究来源
        1.1.2 研究背景与意义
    1.2 国内外相关工作研究现状
        1.2.1 转子动力学的研究现状
        1.2.2 转子动平衡的研究现状
    1.3 本文主要研究方法及内容
    1.4 本章小结
2 转子动力学及动平衡基础
    2.1 转子动力学基础
        2.1.1 临界转速的计算
        2.1.2 主振型的获取
        2.1.3 不平衡响应的求解
    2.2 转子动平衡理论
        2.2.1 影响系数法
        2.2.2 模态平衡法
    2.3 本章小结
3 基于分布不平衡质量的转子动力学建模及仿真分析
    3.1 转子分布不平衡的表达
        3.1.1 坐标系的建立
        3.1.2 整体与局部偏心曲线系数之间的关系
        3.1.3 转子分布不平衡力的表示
    3.2 转子-轴承系统有限元模型的建立
        3.2.1 转子子结构模型的建立
        3.2.2 轴承子结构模型的建立
        3.2.3 转子-轴承系统运动方程
    3.3 分布不平衡质量及转速对动力学响应的影响分析
        3.3.1 算例介绍
        3.3.2 分布不平衡质量对动力学响应的影响分析
        3.3.3 转子运行速度对动力学响应的影响分析
    3.4 本章小结
4 转子质量偏心曲线系数及轴承特性参数的辨识方法
    4.1 运动方程的时频域变换
        4.1.1 广义不平衡响应及不平衡力的时域转换
        4.1.2 广义不平衡响应及不平衡力的频域转换
    4.2 质量偏心曲线系数的辨识
    4.3 质量偏心曲线系数及轴承特性参数的同时辨识
        4.3.1 质量偏心曲线系数及恒定轴承特性参数的同时辨识
        4.3.2 质量偏心曲线系数及非恒定轴承特性参数的同时辨识
    4.4 本章小结
5 无试重模态动平衡方法及仿真分析
    5.1 无试重模态动平衡流程
    5.2 无试重模态动平衡仿真
        5.2.1 有限元参数辨识
        5.2.2 振型函数拟合
    5.3 动平衡效果对比分析
    5.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(4)叶轮转子-轴承-干气密封系统固有频率的计算及分析(论文提纲范文)

1 传递矩阵法计算系统的固有频率
    1.1 传递矩阵模型的建立
    1.2 转子系统的传递矩阵法
    1.3 传递矩阵法求解结果
2 有限元法计算系统的固有频率
    2.1 有限元法前处理及约束加载
    2.2 模态分析求解结果
3 2种方法计算的固有频率对比分析
    3.1 误差分析法
    3.2 内积相关性法
4 结论

(5)小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 机床集成设计分析
        1.2.2 机床动力学设计分析
        1.2.3 机床热特性分析
        1.2.4 机床运动学设计分析
    1.3 本文主要研究内容
第2章 小型精密机床的刚度特性研究
    2.1 引言
    2.2 五轴小型精密机床结构设计
    2.3 机床系统及固有振型特性分析
        2.3.1 机床动力学模型
        2.3.2 机床系统固有振动特性分析
    2.4 机床位置相关的子结构方法
        2.4.1 机床子结构划分
        2.4.2 子结构模型降阶
        2.4.3 子结构装配
        2.4.4 子结构位置关系
    2.5 机床动刚度匹配设计
        2.5.1 主轴系统刚度链
        2.5.2 工作台系统刚度链
        2.5.3 整机与部件动刚度匹配设计指标
    2.6 本章小结
第3章 小型精密机床的热特性研究
    3.1 引言
    3.2 机床热变形机理分析
    3.3 机床传热分析
        3.3.1 机床热源分析
        3.3.2 热量的传递模式
        3.3.3 热变形基本方程
    3.4 机床主要热源计算
        3.4.1 线性导轨副发热强度
        3.4.2 电机的发热强度
        3.4.3 滚珠丝杠副的发热强度
    3.5 机床热力耦合数值模拟
        3.5.1 热边界条件分析及计算
        3.5.2 数值模拟的热-结构耦合分析
    3.6 整机热优化设计模型
    3.7 本章小结
第4章 小型精密机床的精度设计
    4.1 引言
    4.2 小型精密机床几何误差建模
        4.2.1 机床拓扑结构
        4.2.2 几何误差元素分析
        4.2.3 空间误差模型
    4.3 整机空间灵敏度分析
        4.3.1 误差灵敏度数学模型
        4.3.2 关键几何误差元素识别
    4.4 精度分配准则
    4.5 本章小结
第5章 小型精密机床的多目标优化集成设计
    5.1 引言
    5.2 小型精密机床多目标优化设计模型
        5.2.1 多目标优化设计分析与规划
        5.2.2 多目标优化设计准则
    5.3 多目标优化设计流程
    5.4 机床各模块的多目标优化设计的求解
        5.4.1 整机动刚度优化设计
        5.4.2 整机热力耦合模型优化设计
    5.5 整机耦合优化集成设计
    5.6 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文及科研情况

(7)水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和研究意义
    1.2 弯扭耦合非均匀连续体的动力学特性研究现状
    1.3 旋转叶片结构的稳定性研究现状
    1.4 风力发电机叶片颤振及叶轮系统建模研究现状
    1.5 风力机气弹稳定性和控制器设计研究现状
    1.6 课题来源
    1.7 本文研究内容
第2章 变截面梁的弯扭耦合特性及TDTM解法
    2.1 引言
    2.2 截面轴对称弯扭耦合薄壁梁的运动微分方程
    2.3 基于TDTM方法的自由振动分析
        2.3.1 弯扭耦合薄壁梁的周期解
        2.3.2 无量纲表达
        2.3.3 微分变换方法(DTM)
        2.3.4 传递微分变化法(TDTM)求解变截面梁
    2.4 基于TDTM的强迫振动分析
    2.5 实验验证与数值模拟
        2.5.1 等截面和变截面梁的模态试验
        2.5.2 传递微分变换法的数值解
    2.6 本章小结
第3章 风力发电机叶片的旋转动力学研究
    3.1 引言
    3.2 风力发电机叶片的旋转动力学方程推导
    3.3 周期运动与TDTM解法
        3.3.1 周期解与无量纲化表达式
        3.3.2 基于TDTM的固有频率分析
        3.3.3 考虑陀螺效应的复模态分解
    3.4 数值与实验结果间的比对以及叶片的动频特性研究
        3.4.1 实验验证
        3.4.2 基于TDTM的振型
        3.4.3 风机叶片的旋转动力学
        3.4.4 模态迁移
    3.5 本章小结
第4章 风力发电机叶片的气弹稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 风力机叶片的叶素动量理论
        4.2.1 风轮尾流无旋的动量理论
        4.2.2 考虑尾流旋转的动量理论
        4.2.3 叶素动量理论
    4.3 风力机叶片的气动特性分析
    4.4 基于叶素动量理论的气动阻尼分析
        4.4.1 非线性气动力的线性化以及气动阻尼计算原理
        4.4.2 不同气动工作点的气动阻尼分析
    4.5 叶片的失速颤振边界计算
        4.5.1 机组在控制器使能状态下的稳定性分析
        4.5.2 停机顺桨状态下的稳定性分析
    4.6 本章小结
第5章 风力发电机叶轮系统建模与颤振计算
    5.1 引言
    5.2 叶轮系统的模态分析
    5.3 叶轮系统的进动与涡动
        5.3.1 叶轮系统的面内进动
        5.3.2 叶轮系统的面外涡动
        5.3.3 叶轮系统的Campbell图
        5.3.4 叶轮系统的涡动的数值仿真
    5.4 叶轮系统的模态阻尼评估
        5.4.1 叶轮系统的坐标系转换
        5.4.2 变桨系统使能状态下叶轮系统的气动阻尼
        5.4.3 停机状态下叶轮系统的气动阻尼
    5.5 叶轮系统失速颤振的时序仿真和验证
    5.6 本章小结
第6章 风机叶轮气动-弹性-控制耦合模型的动态特性研究
    6.1 引言
    6.2 直驱式永磁同步电机的扭矩控制器设计及稳定性分析
        6.2.1 直驱式永磁同步电机的扭矩控制器设计
        6.2.2 PMSM的参数稳定性空间
    6.3 叶轮系统的变桨控制器设计及稳定性分析
        6.3.1 桨距角调节型风力机的控制策略
        6.3.2 风力机变桨驱动器的控制方程
        6.3.3 风力机变桨驱动器的参数整定与数值仿真
    6.4 风力机叶片的气动-弹性-控制耦合稳定性分析及仿真
        6.4.1 风力发电机叶片气动-弹性-控制耦合的动力学模型
        6.4.2 风力发电机叶片气动-弹性-控制耦合的数值仿真
    6.5 文章小结
结论
参考文献
附录
    附录 A
    附录 B
    附录 C
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢

(8)基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 柔顺机构的研究现状
        1.2.1 柔顺机构的概念及分类
        1.2.2 柔顺机构的特点及其应用
        1.2.3 柔顺机构的动力学分析
    1.3 多体系统传递矩阵法概述
        1.3.1 多体系统传递矩阵法研究现状
        1.3.2 多体系统传递矩阵法研究对象及特点
        1.3.3 多体系统传递矩阵法基本思想
    1.4 主要研究内容
第二章 柔顺机构中特征单元的传递矩阵
    2.1 引言
    2.2 传递矩阵的基本原理
    2.3 柔性铰链的传递矩阵
        2.3.1 直梁型柔性铰链的传递矩阵
        2.3.2 圆弧形型柔性铰链的传递矩阵
    2.4 杆件的传递矩阵
        2.4.1 单输入单输出杆件的传递矩阵
        2.4.2 多输入单端输出杆件的传递矩阵
    2.5 特征单元传递矩阵的坐标变换
    2.6 结论
第三章 典型柔顺支链的动力学模型及性能分析
    3.1 引言
    3.2 链式柔顺机构
        3.2.1 动力学模型
        3.2.2 固有频率分析
        3.2.3 动力响应分析
        3.2.4 算例分析
    3.3 一级杠杆位移放大机构
        3.3.1 反向一级杠杆位移放大机构
        3.3.2 同向一级杠杆位移放大机构
    3.4 二级杠杆位移放大机构
        3.4.1 动力学模型
        3.4.2 固有频率
        3.4.3 频率响应
    3.5 桥式位移放大机构
        3.5.1 动力学模型
        3.5.2 固有频率
        3.5.3 频率响应
    3.6 结论
第四章 平面柔顺并联机构的动力学模型及性能分析
    4.1 引言
    4.2 基于链式柔顺支链的柔顺并联机构
        4.2.1 平行四边形柔性铰链机构
        4.2.2 双平行四边形柔性铰链机构
    4.3 基于桥式放大支链的柔顺并联机构
    4.4 基于杠杆放大支链的柔顺并联机构
    4.5 结论
第五章 结论与展望
    5.1 主要工作及结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

(9)超重力离心机整机结构振动特性分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 转子-基础系统分析研究现状
        1.2.2 转子系统稳定性研究现状
        1.2.3 离心机振动控制研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 转子-基础系统动力学理论
    2.1 引言
    2.2 转子-基础系统分析方法
        2.2.1 有限元法
        2.2.2 瑞利-里兹(Rayleigh-Ritz)法
    2.3 转子-基础系统模态分析
        2.3.1 瑞利法
        2.3.2 迭代法(幂法)
        2.3.3 刚度矩阵法
    2.4 本章小结
第三章 离心机基础结构参数动力学特性
    3.1 引言
    3.2 转子-轴承有限元动力学建模
        3.2.1 几何模型与材料属性
        3.2.2 角接触球轴承刚度计算
    3.3 转子-基础结构固有模态
        3.3.1 建模单元及约束条件
        3.3.2 临界转速及振型
    3.4 结构参数对临界转速的影响
        3.4.1 弹簧刚度对临界转速的影响
        3.4.2 阻尼器阻尼对临界转速的影响
        3.4.3 球绞的连接方式
        3.4.4 转股壁厚
        3.4.5 轴承刚度
    3.5 不平衡响应分析
    3.6 本章小结
第四章 振动监测试验台设计
    4.1 引言
    4.2 试验台机械结构设计
        4.2.1 转子主体结构设计
        4.2.2 转子材料及轴承选型
        4.2.3 锥套-法兰连接结构设计
        4.2.4 平衡盘结构设计
        4.2.5 支撑结构设计
    4.3 电磁执行器设计及结构
        4.3.1 电磁执行器主动控制原理
        4.3.2 电磁执行器设计与结构
    4.4 试验台数值分析研究
        4.4.1 模态分析及坎贝尔图
        4.4.2 不平衡响应分析
    4.5 试验台硬件控制系统
        4.5.1 电机选型及参数
        4.5.2 Compact RIO控制器
        4.5.3 传感器与采集卡
    4.6 本章小结
第五章 振动监测试验台减振方案分析
    5.1 引言
    5.2 试验台条件及处理
        5.2.1 试验台静力分析及参数设置
        5.2.2 模态分析及谐响应条件
    5.3 减振方案对比分析
        5.3.1 电磁执行器对系统不平衡响应的影响
        5.3.2 球铰固定方式对系统不平衡响应的影响
        5.3.3 轴承阻尼对系统不平衡响应的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
附件

(10)某型柔性转子动力系统建模及仿真(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题的目的和意义
    1.2 转子动力系统的力学理论模型现状
        1.2.1 传递矩阵法
        1.2.2 有限元法
    1.3 全信息融合技术的研究进展
        1.3.1 全息谱技术的研究进展
        1.3.2 全矢谱技术的研究进展
        1.3.3 全频谱技术的研究进展
    1.4 主要研究内容
第2章 柔性转子系统建模及故障基本理论
    2.1 引言
    2.2 陀螺力矩
    2.3 柔性支撑下的刚性转子系统的建模
    2.4 正进动与反进动
    2.5 坎贝尔图
    2.6 柔性转子系统的简单建模
    2.7 油膜引起转子-轴承系统失稳基本理论
    2.8 小结
第3章 基于MATLAB的柔性转子系统有限元建模
    3.1 引言
    3.2 圆盘单元
    3.3 轴单元
        3.3.1 欧拉-伯努利梁理论
        3.3.2 铁木辛柯梁理论
        3.3.3 轴单元的刚度矩阵与质量矩阵
        3.3.4 轴单元的陀螺矩阵
    3.4 轴承单元
    3.5 基于Matlab编程的转子系统有限元分析
    3.6 有限元法的误差分析
    3.7 Matlab编程与ANSYS之间的仿真结果对比
    3.8 利用有限元法对某型柔性转子实验台建模
    3.9 小结
第4章 利用全频谱技术进行柔性转子系统故障诊断
    4.1 引言
    4.2 全频谱技术的基本理论
    4.3 全频谱图的绘制
    4.4 油膜诱发转子-轴承系统失稳的诊断
        4.4.1 利用传统频谱诊断油膜诱发失稳
        4.4.2 利用全频谱对油膜诱发失稳的诊断
    4.5 应用全频谱技术对某异常转子系统诊断实例
    4.6 小结
第5章 结论
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况

四、Dynamic characteristics of a WPC-comparison of transfer matrix method and FE method(论文参考文献)

  • [1]指尖密封-转子-轴承系统模型及动特性研究[D]. 裴雪如. 西安理工大学, 2021(01)
  • [2]基于有限元法的汽轮发电机轴系动态特性及阻尼特性研究[D]. 魏铭硕. 广西大学, 2021(12)
  • [3]基于轴系参数辨识的无试重模态动平衡方法[D]. 舒浩. 大连理工大学, 2021(01)
  • [4]叶轮转子-轴承-干气密封系统固有频率的计算及分析[J]. 张伟政,林智,丁雪兴,吴传扬. 甘肃科学学报, 2021(02)
  • [5]小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究[D]. 赵强. 兰州理工大学, 2021(01)
  • [6]组合支承转子系统动力学的研究进展[J]. 罗忠,王晋雯,韩清凯,王德友. 机械工程学报, 2021(07)
  • [7]水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制[D]. 周经纬. 北京工业大学, 2020(06)
  • [8]基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析[D]. 何建康. 江西理工大学, 2020
  • [9]超重力离心机整机结构振动特性分析[D]. 郝泽睿. 北京化工大学, 2020(02)
  • [10]某型柔性转子动力系统建模及仿真[D]. 曹家瑜. 集美大学, 2020(08)

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WPC的动态特性——传递矩阵法与有限元法的比较
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