转子系统动力学基础与数值仿真PDF电子书下载

1绪论 1

1.1转子动力学的发展历程 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1弹性支承转子系统振动特性研究 2

1.2.2滑动轴承及挤压油膜阻尼器支承的转子系统动力学特性研究 2

1.2.3齿轮耦合转子系统动力学特性研究 4

1.2.4盘片及转子-叶片组合结构系统动力学特性研究 4

1.3本书主要内容 5

2转子动力学理论基础 12

2.1转子运动的描述 12

2.1.1固定坐标系中的质点运动学分析 13

2.1.2运动的复数表示法 16

2.1.3旋转坐标系中质点的运动 16

2.1.4陀螺力矩 18

2.2刚体运动、动量矩和动能 18

2.2.1描述定点刚体位置的欧拉角 18

2.2.2刚体绕定点转动的角速度及速度分布 20

2.2.3刚体作定点转动时的动量矩定理 21

2.2.4刚体运动的动能计算 23

3刚性支承转子系统的临界转速及不平衡响应 25

3.1概述 25

3.2Jeffcott转子动力学模型 25

3.2.1动力学模型 25

3.2.2临界转速分析 27

3.2.3不平衡响应分析 27

3.2.4三种降低同步涡动幅值的方法 28

3.2.5转子自动定心 29

3.3偏置圆盘Jeffcott转子模型 30

3.3.1运动微分方程 30

3.3.2临界转速计算 31

3.3.3转子不平衡响应 34

3.4刚性支承多盘转子系统分析 36

3.4.1多盘转子系统的频率方程 36

3.4.2特征值求解 38

3.4.3多盘转子系统的临界转速 38

3.4.4Campbell图 39

3.4.5刚性支承多盘转子系统不平衡响应分析 39

4弹性支承转子系统临界转速及振动响应分析 42

4.1概述 42

4.2弹性支承转子系统运动微分方程 42

4.2.1弹性支承单盘转子模型 42

4.2.2弹性支承多盘转子模型 44

4.3弹性支承对转子系统的影响 47

4.4弹性支承转子系统临界转速分析 49

4.5弹性支承转子系统振动响应分析 53

4.5.1稳态不平衡响应分析 53

4.5.2转子升降速不平衡响应分析 54

4.6转子系统稳定性分析 57

5双盘转子-轴承系统动力学特性分析 59

5.1双盘转子-轴承系统动力学建模 59

5.2系统参数对油膜失稳的影响 62

5.2.1两圆盘偏心相位差的影响 62

5.2.2两圆盘偏心量的影响 71

5.2.3轴承参数对油膜失稳的影响 75

5.3双盘转子-轴承系统试验验证 79

5.3.1试验结果 79

5.3.2仿真结果与试验结果的对比分析 84

5.4本章小结 85

6挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学特性分析 87

6.1概述 87

6.2挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学模型 88

6.2.1滚珠轴承动力学模型 88

6.2.2挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学模型 89

6.3挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统非线性振动响应分析 92

6.3.1传统挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统的非线性振动响应分析 93

6.3.2金属橡胶挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统的非线性振动响应分析 96

6.4本章小结 102

附录 梁单元及圆盘集中质量单元各矩阵表达式 103

附录A 梁单元矩阵表达式 103

附录B 圆盘集中质量单元矩阵表达式 104

7齿轮耦合转子系统动力学特性分析 105

7.1概述 105

7.2齿轮耦合转子系统动力学模型 105

7.2.1斜齿轮副弯-扭-轴-摆耦合动力学模型 105

7.2.2齿轮耦合转子系统动力学模型 108

7.3齿轮耦合转子系统固有特性分析 111

7.3.1不同自由度耦合时系统固有特性 111

7.3.2模态应变能 113

7.4齿轮耦合转子系统响应特性分析 117

7.4.1不同自由度耦合对系统响应的影响 117

7.4.2考虑系统误差的响应特性分析 118

7.5本章小结 121

8叶片-盘-鼓耦合系统动力学特性分析 123

8.1叶片-盘-鼓组合结构的多层次建模方法 123

8.2多层次建模与固有特性分析 124

8.2.1单一鼓筒有限元模型（MA） 124

8.2.2盘-鼓组合结构模型（MB） 125

8.2.3全部构件整体组合模型（MC） 127

8.2.4仿真结果与试验结果的对比分析 129

8.3叶片气动载荷作用下鼓筒的强迫振动响应 131

8.3.1叶片的振动响应 132

8.3.2鼓筒的振动响应 133

8.4本章小结 135

9转子-叶片耦合系统动力学建模与振动响应分析 136

9.1概述 136

9.2转子-叶片耦合系统动力学模型 136

9.2.1转子-叶片耦合系统运动方程 136

9.2.2转子-叶片耦合系统矩阵组集 144

9.3转子-叶片耦合系统固有特性 149

9.3.1转子-叶片耦合系统的模态 149

9.3.2转子-叶片耦合系统的临界转速 157

9.4转子-叶片耦合系统不平衡响应 160

9.4.1叶片参数对系统不平衡响应的影响 161

9.4.2转子参数对系统不平衡响应的影响 163

9.5本章小结 164

附录 各矩阵元素表达式 166

附录A 叶片矩阵元素表达式 166

附录B 叶片-轮盘耦合矩阵元素表达式 167

附录C 叶片-轮盘附加矩阵元素表达式 169

附录D 转子-叶片耦合系统非线性力向量元素表达式 171

10直联压缩机转子系统动力学特性分析 173

10.1概述 173

10.2扭转固有特性分析 173

10.3无阻尼临界转速计算 177

10.3.1轴承定刚度/阻尼情况下固有频率分析 177

10.3.2轴承变刚度/阻尼情况下固有频率分析 179

10.3.3与RBSP和XLROTOR计算结果的对比 180

10.4有阻尼临界转速计算及运动稳定性分析 183

10.4.1基于ANSYS的有阻尼临界转速及运动稳定性分析 183

10.4.2与RBSP和XLROTOR计算结果的对比 185

10.5不平衡响应分析 186

10.5.1转子系统不平衡响应加载方式 186

10.5.2两种不同方式计算不平衡响应 187

10.5.3与RBSP和XLROTOR计算结果的对比 191

10.6本章小结 194

11齿轮耦合压缩机转子系统动力学特性分析 196

11.1概述 196

11.2斜齿轮啮合刚度确定 196

11.3联轴器模型建立 199

11.4齿轮耦合压缩机转子系统固有特性分析 201

11.5齿轮耦合压缩机转子系统不平衡响应分析 206

11.5.1考虑齿轮轴耦合前后系统的不平衡响应 208

11.5.2不同加载工况下系统的不平衡响应 210

11.6本章小结 214

12齿轮耦合压缩机转子系统临界负载计算 215

12.1概述 215

12.2滑动轴承动力学参数的非线性特性 215

12.2.1圆柱瓦滑动轴承的动力学建模 215

12.2.2圆柱瓦滑动轴承动力学特性参数的计算方法 218

12.3齿轮耦合压缩机“临界负载”现象的产生机理 221

12.3.1齿轮耦合轴承-转子系统受力分析 221

12.3.2齿轮耦合轴承-转子系统的动力学特性 224

12.4齿轮耦合压缩机的“临界负载”分析 226

12.4.1齿轮耦合压缩机的基本结构 226

12.4.2大型压缩机转子系统的临界转速分析 228

12.4.3齿轮耦合压缩机转子系统的不平衡响应分析 230

12.5本章小结 232