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基于模型的转子裂纹时域识别方法研究

作　者: 李劼
导　师: 刘长利
学　校: 华东理工大学
专　业: 机械电子
关键词: 转子裂纹 有限元 模态扩展 最小二乘
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 69次
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内容摘要


在现代化工业建设中,大型的旋转机械设备被广泛应用在各个领域,转轴上的疲劳裂纹是一类重要的转子缺陷形式,若其不能被及时检测出,将会导致灾难性的后果,因此保证它们安全稳定的运行是十分必要的。本课题的目的是研究一种在时域上,对在线转子的裂纹位置及深度进行诊断和识别的方法,称为基于模型的转子裂纹时域识别方法。首先需要利用已有的有通过限元法建立的裂纹-转子模型,计算裂纹转子的振动特性；基于模态扩展理论,通过使用有限个自由度上的振动扩展得到全部自由度的振动；运用动力学方程计算等效力,观察裂纹等效力的分布；使用通过刚度的变化得到的理论裂纹模型,计算不同裂纹条件下的理论值；运用最小二乘法,分别对模态扩展得到的等效力的测量值,与通过理论裂纹模型得到的理论值,进行比较和筛选,找出最可能出现裂纹的位置跟深度,最后通过验对结果进行了讨论和验证。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 课题的背景及研究意义  10-11
    1.1.1 课题背景  10-11
    1.1.2 课题的研究意义和应用前景  11
  1.2 裂纹转子的动力学特性  11-15
    1.2.1 转轴裂纹的类型  11-13
    1.2.2 转轴裂纹的呼吸效应  13-14
    1.2.3 裂纹转子的动力学特性  14-15
  1.3 基于信号的转子裂纹识别方法  15-17
    1.3.1 基于频率测量的识别方法  15
    1.3.2 基于振型或响应的识别方法  15-16
    1.3.3 基于外部激励的识别方法  16
    1.3.4 基于耦合项的识别方法  16-17
  1.4 基于模型的转子裂纹识别方法  17-19
    1.4.1 时域识别方法  17
    1.4.2 频域识别方法  17-18
    1.4.3 其他基于模型的方法  18-19
  1.5 论文主要工作  19-21
第2章 转子-轴承系统动力学分析有限元程序  21-28
  2.1 转子-轴承有限元模型介绍  21-25
    2.1.1 转轴的有限元模型  21-23
    2.1.2 圆盘的有限元模型  23-24
    2.1.3 轴承的有限元模型  24-25
    2.1.4 程序设计的步骤概述  25
  2.2 含裂纹单元时变刚度的计算方法  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 基于模型的转子裂纹时域识别算法  28-35
  3.1 转子动力学有限元模型  28-30
  3.2 模态扩展  30-31
    3.2.1 模态扩展介绍  30
    3.2.2 模态扩展算法的理论  30-31
  3.3 转轴裂纹的等效载荷  31-32
  3.4 裂纹转子的理论模型  32
  3.5 时域上的最小二乘法  32-33
  3.6 转子故障的估算方法  33
  3.7 转子裂纹的识别过程  33-34
  3.8 本章小结  34-35
第4章 基于模型的转子裂纹时域识别程序及结果  35-48
  4.1 基于模型的转子裂纹时域识别程序设计  35-40
    4.1.1 程序设计流程  35-36
    4.1.2 控制主程序  36
    4.1.3 模态扩展子程序  36-38
    4.1.4 等效载荷子程序  38-39
    4.1.5 最小二乘子程序  39-40
  4.2 转子模型参数  40
  4.3 模态扩展验证  40-43
  4.4 裂纹等效力分布  43-46
    4.4.1 不同测点数对识别结果的影响  44-45
    4.4.2 不同模态阶数的选取对识别结果的影响  45-46
  4.5 利用最小二乘法的裂纹深度识别  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第5章 转子裂纹时域识别方法的实验研究  48-60
  5.1 实验装置介绍  48-51
    5.1.1 转子实验台  48-49
    5.1.2 传感器  49-50
    5.1.3 无线信号采集卡  50-51
  5.2 实验过程  51
  5.3 实验结果分析  51-58
    5.3.1 信号预处理  51-53
    5.3.2 实验结果  53-58
  5.4 本章小结  58-60
第6章 总结与展望  60-62
  6.1 论文工作总结  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
附录 基于模型的转子裂纹时域识别算法程序  68-72

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
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