故障轉子系統的非線性振動分析與診斷方法

《非線性動力學叢書》序
前言
第1章 緒論
1.1 研究意義
1.2 國內外研究現狀
1.3 本書主要內容
第2章 轉子系統的臨界轉速與不平衡響應
2.1 引言
2.2 轉子系統動力學模型的建立
2.3 轉子系統臨界轉速計算的Riccati傳遞矩陣法
2.4 轉子系統臨界轉速計算的有限元法
2.5 兩種臨界轉速計算方法的比較
2.6 轉子系統的動響應分析
2.7 轉子系統的瞬態動響應分析
2.8 本章小結
第3章 轉子系統的踫摩故障
3.1 轉子系統踫摩故障的基本原理
3.2 Jeffcott轉子系統的轉靜件踫摩
3.3 單跨雙圓盤轉子系統的定點踫摩
3.4 轉子系統定點踫摩的周期運動穩定性
3.5 雙跨轉子系統的定點踫摩
3.6 轉子系統定點踫摩的模型實驗
3.7 本章小結
第4章 轉子系統的不對中故障
4.1 不對中故障的機理及主要特征
4.2 不對中故障轉子系統的動力學模型
4.3 單跨轉子不對中的動力學模型
4.4 單跨轉子不對中故障的仿真與試驗
4.5 雙跨轉子不對中的動力學模型
4.6 跨轉子不對中故障的仿真分析
4.7本章小結
第5章 轉子系統的不對稱支承故障
5.1 引言
5.2 具有不對稱支承的轉子系統動力學建模
5.3 具有不對稱支承的轉子系統振動仿真
5.4 不對稱台板參振的轉子系統的動力學建模
5.5 不對稱台板參振的轉子系統振動仿真
5.6 本章小結
第6章 轉子系統的裂紋故障
6.1 引言
6.2 裂紋轉子系統的有限元建模
6.3 裂紋對轉子系統固有特性的影響分析
6.4 裂紋對轉子系統動力學響應的影響分析
6.5 本章小結
第7章 轉子系統振動故障的定性診斷方法
7.1 引言
7.2 振動信號的分析處理方法
7.3 轉子系統振動故障的時頻分析與定性診斷
7.4 本章小結
第8章 轉子系統振動故障的定量診斷方法
8.1 轉子系統不平衡量的辨識
8.2 基于模態擴展與諧波分解的轉子踫摩故障的定量診斷
8.3 基于模態分析和ANN的轉子系統裂紋故障的定量診斷
8.4 基于非線性輸出頻率響應函數的轉子系統踫摩故障的定量診斷
8.5 本章小結
參考文獻
附錄A 常用程序
A.1 傳遞矩陣法分析程序
A.2 踫摩轉子系統計算仿真程序
A.3 穩定性分析程序
A.4 不對中轉子系統仿真程序
A.5 轉子系統不對中故障的振動信號小波包分解程序
A.6 HHT變換用于分析踫摩轉子振動信號的程序
A.7 基于NOFRF的踫摩轉子定量診斷程序
附錄B 轉子系統振動響應的數值積分方法
《非線性動力學叢書》已出版書目

真實的動力系統幾乎都含有各種各樣的非線性因素，諸如機械系統中的間隙、干摩擦，結構系統中的材料彈塑性、構件大變形，控制系統中的元器件飽和特性、變結構控制策略等。實踐中，人們經常試圖用線性模型來替代實際的非線性系統，以求方便地獲得其動力學行為的某種逼近，然而，被忽略的非線性因素常常會在分析和計算中引起無法接受的誤差，使得線性逼近成為一場徒勞。特別對于系統的長時間歷程動力學問題，有時即使略去很微弱的非線性因素，也會在分析和計算中出現本質性的錯誤。

因此，人們很早就開始關注非線性系統的動力學問題。早期研究可追溯到1673年Huygens對單擺大幅擺動非等時性的觀察。從19世紀末起，Poincar6，Lyapunov，Birkhoff， Andronov， Arnold和Smale等數學家和力學家相繼對非線性動力系統的理論進行了奠基性研究，Duffing，van der Pol，Lorenz，Ueda等物理學家和工程師則在實驗和數值模擬中獲得了許多啟示性發現。他們的杰出貢獻相輔相成，形成了分岔、混沌、分形的理論框架，使非線性動力學在20世紀70年代成為一門重要的前沿學科，並促進了非線性科學的形成和發展。

近20年來，非線性動力學在理論和應用兩個方面均取得了很大進展。這促使越來越多的學者基于非線性動力學觀點來思考問題，采用非線性動力學理論和方法，對工程科學、生命科學、社會科學等領域中的非線性系統建立數學模型，預測其長期的動力學行為，揭示內在的規律性，提出改善系統品質的控制策略。一系列成功的實踐使人們認識到︰許多過去無法解決的難題源于系統的非線性，而解決難題的關鍵在于對問題所呈現的分岔、混沌、分形、孤立子等復雜非線性動力學現象具有正確的認識和理解。

近年來，非線性動力學理論和方法正從低維向高維乃至無窮維發展。伴隨著計算機代數、數值模擬和圖形技術的進步，非線性動力學所處理的問題規模和難度不斷提高，已逐步接近一些實際系統，在工程科學界，以往研究人員對于非線性問題繞道而行的現象正在發生變化。人們不僅力求深人分析非線性對系統動力學的影響，使系統和產品的動態設計、加工、運行與控制滿足日益提高的運行速度和精度需求，而且開始探索利用分岔、混沌等非線性現象造福人類，

在這樣的背景下，有必要組織在工程科學、生命科學、社會科學等領域中從事非線性動力學研究的學者撰寫一套非線性動力學叢書，著重介紹近幾年來非線性動力學理論和方法在上述領域的一些研究進展，特別是我國學者的研究成果，為從事非線性動力學理論及應用研究的人員，包括碩士研究生和博士研究生等，提供最新的理論、方法及應用範例。在科學出版社的大力支持下，我們組織了這套《非線性動力學叢書》。

本套叢書在選題和內容上有別于郝柏林先生主編的《非線性科學叢書》（上海教育出版社出版），它更加側重于對工程科學、生命科學、社會科學等領域中的非線性動力學問題進行建模、理論分析、計算和實驗。與國外的同類叢書相比，它更具有整體的出版思想，每分冊闡述一個主題，互不重復，叢書的選題主要來自我國學者在國家自然科學基金等資助下取得的研究成果，有些研究成果已被國內外學者廣泛引用或應用于工程和社會實踐，還有一些選題取自作者多年的教學成果。

希望作者、讀者、叢書編委會和科學出版社共同努力，使這套叢書取得成功。