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《基于模型的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中圖分類號：V231.96論文編號：102870218-S122學(xué)科分類號：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)航空宇航推進理論與工程研究方向結(jié)構(gòu)強度與振動指導(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)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。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)庫進行檢索，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)動機的核心部件，運行過程中轉(zhuǎn)軸容易萌生裂紋，易造成航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子振動過等問題。若裂紋故障發(fā)現(xiàn)不及時，轉(zhuǎn)子在不健康狀態(tài)下運行會影響發(fā)動機性能并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，因此裂紋轉(zhuǎn)子的監(jiān)測和故障識別對發(fā)動機的安全、可靠運行具有重要意義。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
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轉(zhuǎn)子裂紋故障進行診斷，并對實際裂紋轉(zhuǎn)子進行了實驗研究，分析了裂紋轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性，驗證了裂紋轉(zhuǎn)子建模方法和裂紋識別方法的準(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)下的單元剛度變化特征。應(yīng)用Newm
5、ark_β積分方法和應(yīng)力強度因子為零法對呼吸裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)進行求解。其次，研究了裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(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系統(tǒng)振動響應(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別方法，對轉(zhuǎn)子裂紋和不平衡故障進行識別。該方法將故障參數(shù)信息表述為諧波等效力，通過Huber-M估計法識別出了不平衡和裂紋故障。并研究了噪聲對故障識別精度的影響，分析了Huber-M估計
6、法的魯棒性。最后，建立轉(zhuǎn)子實驗臺，獲取轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)盤處的振動響應(yīng)，分析實際裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動特征，并與仿真數(shù)據(jù)進行對比，驗證了裂紋轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。并將故障識別方法用于識別實際測量數(shù)據(jù)，結(jié)果表明該方法可以較為準(zhǔn)確地識別出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障信息。關(guān)鍵詞：呼吸裂紋，應(yīng)力強度因子為零法，Newmark_β積分法，Huber-M估計法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
