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《基于模型的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、中圖分類號(hào)：V231.96論文編號(hào)：102870218-S122學(xué)科分類號(hào)：082502碩士學(xué)位論文基于模型的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究研究生姓名于寧學(xué)科、專業(yè)航空宇航推進(jìn)理論與工程研究方向結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)指導(dǎo)教師王曉偉南京航空航天大學(xué)研究生院能源與動(dòng)力學(xué)院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringModel-basedrotorcrackfaultdiagnosismetho
2、dAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringByYuNingAdvisedbyLect.WangXiaoweiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大
3、學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要轉(zhuǎn)子是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)軸容易萌生裂紋，易造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)過(guò)等問(wèn)題。若裂紋故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，轉(zhuǎn)子在不健康狀態(tài)下運(yùn)行會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，因此裂紋轉(zhuǎn)子的監(jiān)測(cè)和故障識(shí)別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的安全、可靠運(yùn)行具有重要意義。準(zhǔn)確建立裂紋轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型，了解裂紋轉(zhuǎn)子的動(dòng)
4、力學(xué)特征是故障診斷的前提和基礎(chǔ)。本文建立了裂紋轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型，采用基于模型的方法對(duì)轉(zhuǎn)子裂紋故障進(jìn)行診斷，并對(duì)實(shí)際裂紋轉(zhuǎn)子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析了裂紋轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性，驗(yàn)證了裂紋轉(zhuǎn)子建模方法和裂紋識(shí)別方法的準(zhǔn)確性。首先，基于材料力學(xué)和斷裂力學(xué)理論，采用六自由度Timoshenko單元模型分別推導(dǎo)了不同類型裂紋（直裂紋、斜裂紋、半拋物線裂紋）單元的柔度和剛度矩陣。應(yīng)用裂紋閉合線(CrackClosureLine，CCL)方法描述裂紋單元的呼吸效應(yīng)，建立了呼吸裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析不同類型的裂紋在不同參數(shù)下的單元?jiǎng)偠茸兓卣?。?yīng)用Newm
5、ark_β積分方法和應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法對(duì)呼吸裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行求解。其次，研究了裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征。分析了在恒定的轉(zhuǎn)速下，不同的裂紋深度、不同的裂紋傾斜角度以及不同不平衡的大小和相位對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)裂紋轉(zhuǎn)子在亞臨界轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生明顯的諧波響應(yīng)分量，在臨界轉(zhuǎn)速的1/2和1/3附近時(shí)出現(xiàn)次諧波共振現(xiàn)象。之后，采用一種基于模型的故障識(shí)別方法，對(duì)轉(zhuǎn)子裂紋和不平衡故障進(jìn)行識(shí)別。該方法將故障參數(shù)信息表述為諧波等效力，通過(guò)Huber-M估計(jì)法識(shí)別出了不平衡和裂紋故障。并研究了噪聲對(duì)故障識(shí)別精度的影響，分析了Huber-M估計(jì)
6、法的魯棒性。最后，建立轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，獲取轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)盤處的振動(dòng)響應(yīng)，分析實(shí)際裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特征，并與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了裂紋轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。并將故障識(shí)別方法用于識(shí)別實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)果表明該方法可以較為準(zhǔn)確地識(shí)別出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障信息。關(guān)鍵詞：呼吸裂紋，應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法，Newmark_β積分法，Huber-M估計(jì)法I基于模型的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究ABSTRACTTherotoristhecorecomponentoftheaeroengine.Theshaftiseasytocrackduringoperation,wh
7、ichcaneasilycausetheaeroenginerotortovibratetoomuch.Ifthecrackfailureisnotfoundintime,therotorintheunhealthystatewillaffecttheengineperformanceandmayleadtoseriousaccidents,sothecrackrotormonitoringandfaultidentificationoftheenginesafeandreliableoperationofgreatsignifican
8、ce.Accuratelyestablishingthemathematicalmodelofcrackrotorandunderstandingthedynamiccharacteristicsofthe
