[發(fā)明專利]一種滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性快速計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110769503.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN113434983B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴世源;張慶山;洪軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性快速計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據(jù)給定的轉(zhuǎn)子參數(shù)、圓盤參數(shù)、滑動(dòng)軸承參數(shù)、材料參數(shù)，建立滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)Euler-Bernoulli梁有限元模型和運(yùn)動(dòng)微分方程，滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)Euler-Bernoulli梁有限元模型的每個(gè)節(jié)點(diǎn)四個(gè)自由度；

2)根據(jù)步驟1)中有限元模型和運(yùn)動(dòng)微分方程，計(jì)算總體質(zhì)量矩陣M、總體剛度矩陣K、總體陀螺矩陣G、總體重力矢量Fg、總體不平衡力矢量F₁和F₂；

3)根據(jù)給定的滑動(dòng)軸承參數(shù)計(jì)算軸承的油膜厚度h(θ)，令h(θ)等于零求解軸承的軸心軌跡可行域S；

4)采用Delaunay三角剖分算法對(duì)可行域S進(jìn)行網(wǎng)格劃分，且靠近邊界處，網(wǎng)格細(xì)化；

5)利用有限差分法求解Reynolds方程，計(jì)算滑動(dòng)軸承的油膜壓力分布p；

6)利用步驟5)中得到的油膜壓力分布p，計(jì)算油膜承載力F_x、F_y；

7)利用步驟6)中得到的油膜承載力，采用小擾動(dòng)法計(jì)算可行域S內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)處滑動(dòng)軸承的剛度系數(shù)阻尼系數(shù)i為可行域S內(nèi)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)；

8)采用二維曲面散亂插值函數(shù)griddata分別將步驟7)中計(jì)算得到剛度、阻尼系數(shù)擬合為關(guān)于可行域S內(nèi)坐標(biāo)的函數(shù)，進(jìn)而得到軸心軌跡可行域S內(nèi)任意位置處滑動(dòng)軸承的剛度系數(shù)k_xx、k_xy、k_yx、k_yy，阻尼系數(shù)c_xx、c_xy、c_yx、c_yy；

9)根據(jù)偏心參數(shù)確定初始時(shí)刻軸承的偏心位置(x^t0,y^t0)和速度根據(jù)給定工況確定迭代次數(shù)以及迭代終止時(shí)間t_max，并令t＝t0；

10)根據(jù)t時(shí)刻軸承的偏心位置確定所在的Delaunay三角形區(qū)域，并利用Voronoi圖確定Delaunay三角形區(qū)域內(nèi)距離偏心位置最近的節(jié)點(diǎn)Q；

11)調(diào)用步驟8)中擬合得到的剛度系數(shù)k_xx、k_xy、k_yx、k_yy和阻尼系數(shù)c_xx、c_xy、c_yx、c_yy，步驟10)中t時(shí)刻軸承的偏心位置和節(jié)點(diǎn)Q，求解t時(shí)刻軸承的油膜力F_oilx、F_oily，并組裝得到非線性油膜力矢量F_oil；

12)調(diào)用步驟2)中計(jì)算得到的M、K、G、Fg、F₁、F₂和步驟11)中計(jì)算得到的非線性油膜力矢量F_oil，并將其代入步驟1)所建立的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程中，求解給定工況下t時(shí)刻系統(tǒng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)；

13)假設(shè)時(shí)間間隔為Δt，根據(jù)初始偏心位置、外部激勵(lì)載荷、步驟5)中油膜壓力分布，計(jì)算t＝t+Δt時(shí)刻軸承的偏心位置(x^t+Δt,y^t+Δt)和速度

14)重復(fù)步驟10)至13)，并判斷t是否大于等于t_max，若t﹤t_max，則繼續(xù)迭代；若t≧t_max，則迭代結(jié)束，得到軸承的軸心軌跡以及各個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而用于對(duì)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性快速計(jì)算方法，其特征在于，步驟1)中，運(yùn)動(dòng)微分方程為：

式中：M是總體質(zhì)量矩陣，G是總體陀螺矩陣，K是總體剛度矩陣，F(xiàn)g是總體重力矢量；F₁和F₂分別為系統(tǒng)沿x、y方向的總體不平衡力矢量，F(xiàn)_oil是滑動(dòng)軸承非線性油膜力矢量，q(t)是廣義節(jié)點(diǎn)位移，Ω是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。