裂纹转子故障特征及裂纹定位定量识别

发布时间：2023-08-26 04:28

　　旋转机械在现代工业化生产中有着无法替代的地位,随着日益增长的生产需求,大功率密度、高可靠性成为发展旋转机械不断追求的目标。在高温、高压、高转速等恶劣工况下工作的转子很容易产生裂纹,一旦出现裂纹故障,可能会引起很严重的生产事故。因此研究裂纹转子故障,发展裂纹参数识别方法具有重要意义。本文基于应力强度因子法,对裂纹单元进行建模。利用应变能释放率,将裂纹转子受力及振动与裂纹尖端应力场联系起来,构建了呼吸裂纹模型;利用Timoshenko梁理论建立起转子轴段单元的质量、刚度和阻尼矩阵,通过组装矩阵的方法获得整个裂纹转子的动力学方程。以燃气轮机转子为研究对象,研究了裂纹转子的振动特征以及裂纹深度、裂纹位置、不平衡量的大小和相角对裂纹亚临界共振的影响。利用时域波形、频谱特征和轴心轨迹,总结了裂纹深度和位置对裂纹转子故障特征的影响规律。研究发现亚临界转速下2X成分可以作为裂纹转子振动特征。以Kriging代理模型为基础,建立了裂纹转子的Kriging代理模型。评价了不同信号成分对建立代理模型的影响。优化裂纹参数识别方法,在准确度提高的基础上,减少算法依赖的测点数目。同时利用BP神经网络建立裂纹转子神...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 呼吸裂纹转子故障特征研究现状
    1.3 裂纹参数识别方法研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 裂纹转子-轴承动力学建模
    2.1 裂纹建模
        2.1.1 裂纹单元刚度的计算方法
        2.1.2 应力强度因子的计算
        2.1.3 应变能释放率计算单元柔度矩阵
        2.1.4 呼吸函数模型
    2.2 裂纹单元刚度
        2.2.1 常开裂纹单元刚度
        2.2.2 呼吸裂纹单元刚度
    2.3 转子动力学建模及求解
        2.3.1 转子动力学建模
        2.3.2 Newmark-β法求解动力学方程
    2.4 本章小结
第3章 裂纹转子动力学特性及故障特征分析
    3.1 引言
    3.2 轴承-裂纹转子模型
    3.3 裂纹对转子动力学特性的影响
        3.3.1 裂纹转子动力学响应
        3.3.2 裂纹转子的亚临界共振
    3.4 裂纹深度对裂纹转子动力学特性的影响
    3.5 裂纹位置对裂纹转子动力学特性的影响
    3.6 不平衡量大小对裂纹转子动力学特性的影响
    3.7 不平衡量与裂纹之间夹角对转子动力学特性的影响
    3.8 本章小结
第4章 基于KRIGING代理模型的裂纹参数识别
    4.1 引言
    4.2 裂纹KRIGING代理模型的建立
        4.2.1 Kriging代理模型
        4.2.2 裂纹转子的Kriging代理模型
    4.3 拉丁超立方采样
    4.4 裂纹转子KRIGING代理模型的参数识别
        4.4.1 样本频率成分的选取
        4.4.2 选取待测样本测点
    4.5 计算机试验验证
    4.6 本章小结
第5章 基于神经网络的裂纹参数识别
    5.1 引言
    5.2 人工神经网络
    5.3 裂纹转子神经网络建立
    5.4 裂纹参数识别及准确性验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3843954