本书以航空发动机转子系统的动力学相似试验模型设计为目标，介绍转子系统振动理论、动力学相似设计方法，以及采用相似模型研究转子系统振动故障机理的试验方法等系列化最新研究成果。主要内容包括转子系统振动响应基本理论，组合支承转子系统的分析方法，抑制转子系统振动的方法，转子系统动力学相似设计方法，转子系统固有特性相似的变幂数畸变相似设计方法，转子系统振动响应的多区间畸变相似设计方法，螺栓连接转子系统的试验模型动力学相似设计方法，转子系统动力学相似设计方法的工程应用等。书中还附有必要的数值仿真流程和程序。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 支承与连接结构转子系统动力学特性分析 3
1.2.2 动力学相似设计方法 7
1.2.3 动力学相似理论与方法的工程应用 9
1.2.4 转子系统故障机理的试验方法 13
1.3 本书主要内容 15
参考文献 17
第2章 转子系统振动响应基本理论 35
2.1 参数误差对转子系统振动响应的影响 35
2.2 支承结构对转子系统振动响应的影响 40
2.2.1 支承转子系统建模 40
2.2.2 支承刚度对转子系统振动响应的影响 43
2.2.3 支承阻尼对转子系统振动响应的影响 47
2.3 典型故障对转子系统振动响应的影响 49
2.3.1 不平衡转子系统振动响应特性分析 49
2.3.2 不对中转子系统振动响应特性分析 54
2.3.3 碰摩转子系统振动响应特性分析 59
2.4 其他因素对转子系统振动响应的影响 63
2.4.1 螺栓连接转子系统振动响应特性分析 63
2.4.2 温度场不对称转子系统振动响应特性分析 66
2.4.3 转子自激振动响应特性分析 73
2.5 本章小结 73
参考文献 74
第3章 组合支承转子系统的分析方法 76
3.1 轴承转子系统的振动响应 76
3.1.1 轴承运动参数及弹性特性分析 77
3.1.2 轴承转子系统运动状态 81
3.1.3 轴承转子系统非线性振动特性分析 83
3.2 弹支结构转子系统的振动响应 89
3.2.1 鼠笼式弹支结构的弹性特性分析 89
3.2.2 鼠笼式弹支结构转子动力学特性分析 92
3.2.3 弹性环式弹支结构的弹性特性分析 100
3.2.4 弹性环式弹支结构转子动力学特性分析 109
3.3 组合支承转子系统的振动响应 114
3.3.1 组合支承转子系统建模方法 114
3.3.2 组合支承转子系统振动响应求解方法 117
3.3.3 组合支承双转子系统非线性振动行为分析 119
3.3.4 组合支承转子系统动力学分析软件设计 127
3.4 本章小结 143
参考文献 144
第4章 抑制转子系统振动的方法 146
4.1 提高加工、平衡、装配精度 147
4.2 调整支点柔度 151
4.2.1 支点柔度对转子刚度各向异性的影响 151
4.2.2 支点柔度对转子轴颈椭圆度的影响 153
4.2.3 支点柔度对转子不对中量的影响 155
4.3 转子系统自动定心 157
4.4 本章小结 165
参考文献 165
第5章 转子系统动力学相似设计方法 167
5.1 传统相似设计方法的局限性分析 167
5.2 基于子结构的转子系统相似关系推导 170
5.2.1 转轴的相似关系推导 171
5.2.2 转盘的相似关系推导 173
5.2.3 支承的相似关系推导 175
5.2.4 模型和原型动力学特性一致的相似设计方法 176
5.3 相似关系验证 177
5.3.1 相似设计方法 178
5.3.2 转子系统的临界转速预测 179
5.3.3 转子系统的振动响应预测 180
5.4 重力加速度对振动响应预测的影响分析 183
5.4.1 转速对预测误差的影响 183
5.4.2 转盘质量对预测误差的影响 184
5.4.3 偏心距对预测误差的影响 186
5.5 本章小结 187
参考文献 187
第6章 转子系统固有特性相似的变幂数畸变相似设计方法 189
6.1 试验模型临界转速相似的变幂数畸变相似设计方法 189
6.1.1 基于敏感性分析的幂数计算方法 190
6.1.2 变幂数畸变相似设计方法 191
6.2 数值验证 193
6.2.1 相似关系建立 194
6.2.2 临界转速相似预测与对比分析 194
6.3 试验验证 198
6.3.1 原型转子试验台和模型转子试验台工作原理 198
6.3.2 相似关系建立 201
6.3.3 试验结果与对比分析 203
6.4 本章小结 204
参考文献 204
第7章 转子系统振动响应的多区间畸变相似设计方法 206
7.1 响应特性多区间畸变相似设计方法 206
7.1.1 响应特性畸变相似问题分析 207
7.1.2 多区间畸变相似设计方法 208
7.2 验证实例1：转子系统响应特性预测试验 210
7.2.1 多区间相似关系建立 211
7.2.2 试验结果与对比分析 212
7.3 验证实例2：典型故障转子系统响应特性预测试验 216
7.3.1 不对中故障转子试验台工作原理 216
7.3.2 多区间相似关系建立 217
7.3.3 试验结果与对比分析 218
7.4 本章小结 221
参考文献 222
第8章 螺栓连接转子系统的试验模型动力学相似设计方法 223
8.1 螺栓连接转子系统相似关系建立 224
8.1.1 转子系统的相似关系建立 224
8.1.2 螺栓连接的相似关系建立 227
8.2 验证实例1：风扇段转子系统试验模型相似设计与预测 229
8.2.1 风扇段转子系统动力学模型建立 229
8.2.2 风扇段转子系统螺栓连接振动特性影响分析 233
8.2.3 风扇段转子系统的临界转速预测 236
8.2.4 风扇段转子系统的响应特性预测 237
8.3 验证实例2：内外双转子试验模型相似设计与预测 240
8.3.1 内外双转子系统动力学模型建立 240
8.3.2 内外双转子系统螺栓连接振动特性影响分析 243
8.3.3 内外双转子系统的临界转速预测 246
8.3.4 内外双转子系统的响应特性预测 247
8.4 本章小结 263
参考文献 264
第9章 转子系统动力学相似设计方法的工程应用 265
9.1 转子系统不平衡量辨识方法与验证 265
9.1.1 基于相似缩比模型的转子系统不平衡量辨识方法 265
9.1.2 数值验证 267
9.1.3 试验验证 273
9.2 航空发动机转子系统的相似缩比试验工程应用研究 281
9.2.1 整机动力学特性分析 281
9.2.2 风扇段转子模型试验器设计与试验研究 282
9.3 航空发动机与燃气轮机振动突变问题分析 286
9.3.1 整机振动响应特征 287
9.3.2 振动异常现象机理分析 289
9.4 本章小结 291
参考文献 292
附录A Timoshenko梁单元矩阵 293
附录B 转子系统模态分析ANSYS程序 296
附录C 鼠笼式弹支结构刚度分析ANSYS程序 301
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