含螺栓连接转子系统非线性振动特性研究  被引量:13

Vibration characteristics of rotor systems with bolt joints

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作  者:刘卓乾 曹树谦[1,2,3] 郭虎伦[1,2,3] 李利青[1,2,3] 

机构地区:[1]天津大学力学系,天津300072 [2]天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室,天津300072 [3]天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津300072

出  处:《振动与冲击》2016年第22期10-16,37,共8页Journal of Vibration and Shock

基  金:国家973计划资助项目(2015CB057400);天津市自然科学基金项目(11JCZDJC25400)

摘  要:针对航空发动机转子大量采用的螺栓法兰连接,建立了连接结构的力学模型,定性给出了两段转子在相对弯曲时连接部位弯矩的分段线性参数化模型。应用状态空间理论和数值计算方法对一个含螺栓连接的转子系统进行了数值模拟,研究其模态特性和稳态动力学响应。研究表明,分段线性变化连接刚度对中转速段尤其是二阶临界转速附近的模态和稳态动力学响应产生较大影响,而转子系统在低速段和高速段保持相对稳定的、可线性化的运动。分析了预紧力对转子运动特性的影响,发现预紧力对转子系统运动稳定性影响显著,在一定范围内增大预紧力会使系统不稳定加剧,但会缩短不稳定运动的区间范围。Bolt joint structures are widely used in the aero-engine rotor systems.The mechanical model of a joint structure was set up and a parametric model for the bilinear moment distribution was given qualitatively.The modal characters and steady responses of the rotor system with bolt joint were investigated,by using the state space theory and numerical simulation.It is shown that the bilinear moment character has influence on modal characters and steady responses at medium rotational speed,especially at the vicinity of second order critical rotational speed,while it keeps steady and can be linearized at lower and higher rotational speeds.It is also found that pre-tightening force has a large influence on the stability of the rotor system.The increasing of pre-tightening force can intensify the instability of the system,but shorten the range of unstable motion.

关 键 词:转子系统 螺栓连接 稳定性 非线性动力学 

分 类 号:V231[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]

 

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