《轉子系統熱彎曲及其伴生故障的機理研究》是依託東北大學，由姚紅良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：轉子系統熱彎曲及其伴生故障的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚紅良
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以非線性動力學和動力有限元理論為基礎，針對目前轉子系統熱彎曲故障時變規律、熱場與結構場耦合機理研究尚不夠充分的問題，以航空發動機的轉子系統為研究對象，採用有限元數值分析和模型試驗、現場試驗相結合的方法，考慮溫度場時變、接觸塑性變形等因素影響，對轉子系統熱彎曲故障及其伴生故障(主要是摩擦熱彎曲)的動力學行為和非線性機理進行研究。. 項目預期將探明熱彎曲故障的故障機理和時變規律，揭示熱彎曲與碰摩故障的耦合作用機制，掌握各種結構參數如轉靜子接觸剛度、轉靜子間隙等，各種運行參數如轉速、停機時間等對熱彎曲故障瞬態和穩態動力學行為的影響。. 項目的研究成果對於熱彎曲故障及摩擦熱彎曲轉子系統的故障診斷、預防和治理具有重要的意義，也可以為熱彎曲故障轉子系統的剩餘壽命預測、新機型避免熱彎曲故障設計提供理論依據。
結題摘要
本項目以非線性動力學和動力有限元理論為基礎，採用有限元數值分析方法和模型試驗、現場試驗相結合的方法，針對目前轉子系統熱彎曲故障時變規律、熱場與結構場耦合機理研究尚不夠充分的問題進行研究，所取得的成果如下：(1) 建立了轉子系統熱彎曲故障熱-結構多場耦合數學模型，比較了二維和三維熱彎曲模型的精度和計算效率。採用理論分析和試驗相結合的方法分析了熱彎曲故障轉子系統的慢變動力學特性和各種因素對熱彎曲轉子系統固有特性和振動回響的影響，揭示了熱彎曲故障的故障機理；(2) 建立了轉子系統摩擦熱彎曲故障熱-結構多場耦合數學模型，數值仿真和試驗相結合分析了摩擦熱彎曲轉子系統的頻域回響特性和局部故障特性。根據摩擦熱彎曲轉子系統回響分析耗時過長的問題，提出了摩擦熱彎曲故障轉子系統穩態回響求解的增量諧波平衡-疊代法。項目分析了摩擦熱彎曲故障的故障機理，以及摩擦和熱彎曲故障的相互耦合作用；分析了碰摩剛度、碰摩間隙、摩擦係數等參數對摩擦熱彎曲轉子系統穩定性的影響。(3) 以摩擦熱彎曲轉子系統的數學模型為基礎，分析了熱傳導係數、熱對流係數、比熱容、環境溫度、碰摩角度等參數對摩擦熱彎曲故障和穩定性的影響規律；綜上，經過3年的建設，形成了較完整地熱彎曲及伴生故障轉子系統理論分析體系，掌握了熱彎曲和摩擦熱彎曲的故障規律。項目執行期間，發表論文10篇，其中SCI檢索1篇，EI檢索4篇，國際會議1篇；獲得教育部科技進步二等獎1項；獲批實用新型專利1項，軟體著作權1項。項目的研究成果對於熱彎曲故障及摩擦熱彎曲故障轉子系統的診斷和治理起到重要作用，也可以為熱彎曲故障轉子系統剩餘壽命預測，新機型避免熱彎曲故障設計等提高理論依據。
