连续转子轴承系统的非线性动力学行为研究

转子-轴承系统动力学特性研究的开题报告一、选题背景和意义转子-轴承系统是旋转机械的重要组成部分，其动力学特性对机械的性能和寿命具有重要影响。

因此，对转子-轴承系统的动力学特性进行研究具有重要的理论和应用价值，可以为旋转机械的设计、制造、维护等工作提供科学依据。

二、研究目的和内容本文旨在研究转子-轴承系统的动力学特性，主要包括以下目标和内容：（一）研究转子-轴承系统的运动学和动力学特性，包括旋转、振动、摩擦等方面的特性；（二）通过建立合适的数学模型，对转子-轴承系统的动力学特性进行模拟和仿真，验证模型的准确性并探讨其应用价值；（三）研究转子-轴承系统的稳定性和自振特性，包括转子的临界转速和共振等问题；（四）探讨转子-轴承系统的优化设计方法，包括轴承参数、转子质量分布、减振措施等方面的优化。

三、研究方法本文将采用理论分析、数值模拟、实验测试等方法，综合研究转子-轴承系统的动力学特性。

具体方法包括：（一）建立转子-轴承系统的数学模型，包括运动学模型、动力学模型、摩擦模型等；（二）通过数值计算、仿真和实验测试等方法，验证模型的准确性并探讨其应用价值；（三）利用数学工具和分析方法，分析转子-轴承系统的稳定性和自振特性，包括临界转速、共振等问题；（四）通过对转子-轴承系统参数的优化设计，提高系统的稳定性和性能。

四、研究计划和进度安排本文的研究计划和进度安排如下：阶段一：文献调研和理论分析（1-2个月）主要任务为收集文献资料，了解转子-轴承系统的研究现状和前沿，掌握系统的基本理论和分析方法。

阶段二：数学模型的建立和仿真分析（3-4个月）主要任务为建立转子-轴承系统的数学模型，并通过数值计算和仿真等方法，对系统的动力学特性进行分析和研究。

阶段三：实验测试及数据处理（2-3个月）主要任务为进行实验测试，获得实验数据，通过数据处理和分析，验证数学模型的准确性。

阶段四：优化设计和方案提出（2-3个月）主要任务为根据研究结果，提出转子-轴承系统的优化设计方案，提高系统的稳定性和性能。

转子动力学研究的回顾与展望一、本文概述转子动力学，作为机械工程和航空航天工程领域的一个重要分支，主要研究旋转机械系统中转子的运动特性和稳定性问题。

随着科技的不断进步和工业的快速发展，转子动力学的研究不仅在理论层面取得了显著的突破，更在实际应用中发挥了不可替代的作用。

本文旨在全面回顾转子动力学的发展历程，总结其研究现状，并在此基础上展望未来的研究方向和潜在的应用前景。

文章将首先回顾转子动力学的起源和发展历程，介绍其从早期的线性理论到现代的非线性、多体动力学理论的演变过程。

接着，本文将综述转子动力学的主要研究内容和方法，包括转子系统的建模、稳定性分析、振动控制等方面，并重点分析当前研究的热点和难点。

在此基础上，文章将展望转子动力学未来的发展趋势，探讨新的理论方法和技术手段在转子动力学研究中的应用前景，以期为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

二、转子动力学研究的回顾转子动力学，作为机械工程和航空航天领域的重要分支，其研究历史可追溯至19世纪末期。

自那时起，科学家们就开始了对旋转机械中转子行为特性的探索，以优化其性能并减少故障。

在20世纪早期，转子动力学主要关注转子的平衡问题，即如何通过设计和加工消除不平衡引起的振动。

随着工业技术的进步，转子的尺寸和速度不断增加，其动力学行为变得更为复杂。

因此，研究者开始关注转子的临界转速、稳定性以及振动控制等问题。

到了20世纪中后期，随着计算机技术的飞速发展，转子动力学的研究方法发生了革命性的变化。

数值分析、有限元法等计算方法的引入，使得研究者能够更准确地模拟和分析转子的动态行为。

同时，实验技术的进步也为转子动力学研究提供了更多手段。

进入21世纪，转子动力学的研究领域进一步拓宽。

除了传统的旋转机械外，还涉及到了风力发电机、燃气轮机、航空发动机等新型旋转机械。

随着对非线性动力学、混沌理论等的研究深入，转子动力学的理论体系也在不断完善和丰富。

回顾转子动力学的发展历程，我们可以看到其从简单的平衡问题发展到复杂的动力学行为分析，从单一的实验手段发展到多元化的研究方法。

双转子-中介轴承系统非线性振动特性高朋; 侯磊; 陈予恕【期刊名称】《《振动与冲击》》【年(卷),期】2019(038)015【总页数】10页(P1-10)【关键词】双转子; 中介轴承; 振动突跳; 双稳态; 非线性振动【作者】高朋; 侯磊; 陈予恕【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001; 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】V231.96采用双转子结构的航空发动机因具有较高的推重比和气动稳定性，不易发生喘振等优点，应用较为广泛。

但由于中介轴承的引入，使得航空发动机双转子系统振动耦合强烈、非线性突出[1]。

为理清双转子-中介轴承系统的动力学行为，从而提高航空发动机运行稳定性，国内外学者做了许多工作。

廖明夫等[2]建立了简支对称的双转子模型，运用解析方法研究了双转子的振动特性，并重点分析了中介轴承的影响，为转子结构设计和中介轴承选择提供了指导准则。

周海仑等[3-4]考虑了中介轴承的耦合作用、转静件的碰摩等，建立了双转子航空发动机整机动力学模型。

邓四二等[5]采用 Hertz 接触模型模拟中介轴承非线性力，采用 Newmark 法分析了转子转速及轴承参数对双转子系统动力学特性的影响，并进行实验验证。

胡清华等[6]建立了五自由度的航空发动机双转子模型，通过与三自由度模型和中介轴承线性化的五自由度模型对比，发现转子的旋转自由度和支撑的非线性对系统的动力学行为有很大影响。

罗贵火等[7-8]对比分析了同向和反向旋转双转子系统的拍振响应及轴心轨迹，并通过实验验证了理论结果。

Ferraris 等[9]分析了刚度阵非对称的反向旋转双转子的动力学特性，得到了临界转速、不平衡响应曲线以及进动方向的变化规律。

符毅强等[10]建立了考虑中介轴承非线性力的反向旋转双转子系统简化模型，通过数值求解发现系统的幅频响应存在明显的共振滞后现象，并分别讨论了转速比，中介轴承径向游隙以及阻尼比对系统滞后特性的影响。

航空发动机滚动轴承及其双转子系统共振问题研究综述作者：李轩来源：《科技风》2022年第11期摘要：针对航空燃气涡轮发动机滚动轴承及其双转子系统存在的复杂振动问题，综述了近年来国内外该领域的主要研究成果。

首先，概述了双转子系统动力学建模与分析的研究成果。

其次，综述了双转子系统动力学响应分析研究的现状与主要进展。

最后对现有研究工作进行了展望，对该领域的发展趋势进行了说明。

关键词：转子动力学;双转子系统;共振;非线性;滚动轴承滚动轴承及其双转子系统作为航空燃气涡轮发动机的主要结构，存在着大量复杂振动现象，能够引发系统复杂故障甚至灾难性的事故，其产生机理十分复杂。

所以人们针对相关系统进行了大量研究，从不同角度研究并阐述了多种复杂共振现象的触发机制，对进一步改善航空燃气涡轮发动机等相关滚动轴承—双转子系统机械的安全性、稳定性、可靠性具有重要的理论与实际工程意义。

为了缓解航空燃气涡轮发动机滚动轴承及其双转子系统运行时的高频小幅度不规则运动，防止系统在特定运行条件下产生有害共振，并仍能保持良好的动力学性能。

学者们需要深入研究航空发动机滚动轴承—双转子系统的运动学与造成其运动的力学特点，从而分析解决实际系统存在的各种共振问题。

为此，研究创建适合于剖析滚动轴承—双转子系统动力学特性的模型很有必要。

本文对航空发动机滚动轴承—双转子系统动力学建模以及双转子系统的动力学响应特性的研究现状进行了归纳，并对滚动轴承及其双转子系统共振研究的发展趋势进行了预测。

1 航空发动机双转子系统的动力学建模与分析实际双转子航空燃气涡轮发动机工况十分复杂，为了准确研究航空燃气涡轮发动机滚动轴承—双转子系统运行中的动力学行为，航空燃气涡轮发动机双转子系统的动力学建模问题被学者们广泛研究。

路振勇等[1]依据某真实航空发动机的双转子系统，创建了较为复杂的非连续化动力学模型。

并在对该模型进行了降维后，计算了系统发生共振的对应转速，发现依据复杂非连续化动力学模型计算得到的结果与采用传统方法计算得到的结果相比差异极小，证明了降维模型能很好反映双转子系统的实际共振特性。

航空发动机非线性转子碰磨研究XXX（XXXX 机械工程上海200072）摘要：综述了国内外非线性转子动力学的研究现状,讨论了非线性转子动力学研究中的7个主要问题,并引述了大量相应的国内外文献,包括:非线性转子动力学研究的一般方法;求解非线性转子动力学问题的数值积分方法;大型转子-轴承系统高维非线性动力学问题的降维求解;基于微分流形的动力系统理论方法;转子非线性动力学行为的机理研究和实验研究;高速转子-轴承系统的非线性动力学设计,最后讨论了非线性转子动力学研究中存在的问题及展望。

关键词：非线性；高速转子；数值积分法The research for Aeroengine nonlinear rotorWANG Qing-long(Shanghai university mechainal engineering 20072 shanghai)Abstract: Reviewed the research status of nonlinear rotor dynamics both at home and abroad, discusses the seven main in the study of nonlinear rotor dynamics. To questions, and cited a large number of relevant literature both at home and abroad, include: common methods of nonlinear rotor dynamics; To solve the non-linear. Rotor dynamics problems of numerical integral method; Rotor - bearing system of large dimension reduction solution for high dimensional nonlinear dynamics; In the theory of differential dynamic system of the manifold method; Rotor nonlinear dynamics behavior of mechanism research and experiment research; High speed rotor shaft. Bearing system of the nonlinear dynamics design, and finally discusses the problems of nonlinear rotor dynamics research and prospects.Key words: nonlinear; High speed rotor; The numerical integral method.由于旋转机械系统中各种异常振动的存在,常常引发灾难性的事故。

转子动力学研究方向综述（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：旋转机械被广泛地应用于包括燃气轮机，航空发动机，工业压缩机及各种电动机等机械装置中。

转子动力学是研究所有与旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性，包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。

本文回顾了转子动力学的发展历史，分析了研究转子动力学面临的几个主要问题。

总结了国内外在转子平衡技术方面、转子系统振动控制技术方面、转子动力学设计方面、转子振动噪声和参数识别方面、转子的动力学特性方面研究的情况。

最后讨论了我国转子动力学面临的主要问题。

关键词：转子；动力学；旋转机械Review of Researches Direction on Rotor DynamicsGAO hai-zhou(School of Mechanical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: Rotating machinery is widely applied to include gas turbine, aviation engine, industrial compressor and all kinds of motor and other machinery. Rotor dynamics is the study of all to the rotor of the rotating machinery and its components and structure dynamic characteristics, including dynamic response, vibration, strength, fatigue, stability, reliability and condition monitoring, fault diagnosis and control subjects. This paper reviews the development history of rotor dynamics, analyses several main problems in the study of rotor dynamics. In rotor balancing technology at home and abroad are summarized, the rotor system vibration control technology, the rotor dynamics design, rotor vibration noise and parameter identification, rotor dynamic aspects of the research. Finally discusses the major problems of rotor dynamics in ChinaKey words: rotor; dynamics; rotary machine引言旋转机械[1]被广泛地应用于包括燃气轮机，航空发动机，工业压缩机及各种电动机等机械装置中。

非线性动力学理论及其在机械系统中应用的若干进展陈予恕1, 2曹登庆1吴志强21哈尔滨工业大学航天学院，137信箱，哈尔滨1500012天津大学机械工程学院，天津市 300072摘要：非线性动力学的理论及其工程应用是非线性科学研究的前沿和热点，应用非线性动力学的理论揭示事物动态过程现象的本质和机理，进行自主性原始创新，具有十分重大的理论和应用价值，在科学与工程中具有广阔的应用前景。

本文综述非线性动力学基础理论方面的近期研究成果及其在机械系统中应用的研究进展。

理论研究方面主要涉及揭示非线性动力系统周期分岔解与系统结构参数之间关系的C-L方法、高余维分岔的普适分类、高余维非对称分岔的普适开折、约束分岔的分类、计算非线性自治系统正规形的直接方法、计算非线性非自治系统正规形的复内积平均法以及高维非线性系统的降维方法等。

应用方面主要涉及大型旋转机械非线性转子系统的失稳机理、分岔解与混沌运动、故障诊断及其综合治理技术；冲击振动机械的稳定性、Hopf分岔、亚谐分岔、余维二分岔和混沌运动；大型共振筛的非线性振动及其动力学设计方法等。

关键词：非线性动力学，C-L理论方法，非线性转子动力学，故障治理技术，复杂分岔与混沌非线性动力学的基础理论与数学或应用数学有着非常紧密的联系，同时又是机械、土木、航空航天、水陆运输、兵器等工程学科的重要基础。

它与技术学科结合推动了现代工程技术的蓬勃发展，具有应用性很强的鲜明特色。

在国民经济、国防工业和工程技术中，有大量的重要实际问题迫切需要用非线性动力学理论和方法加以处理，动力学理论的工程应用在带来巨大经济效益的同时，也为推动高维复杂非线性动力学系统的基础理论研究提供更广的发展空间，其意义十分重大。

复杂高维非线性动力学系统的降维、全局分岔、周期解分岔理论及通向混沌的道路，是当前科学研究的重大前沿课题之一，是各科技工程领域进行自主创新的重要理论基础，同时也是具有挑战性的国际前沿领域。

发展新的分析方法、揭示新的现象及其产生机理一直是非线性动力学理论研究的主题，解决工程动力学疑难问题、探索基于非线性动力学的设计方法，越来越受到各国科学家与工程师们的高度重视。