裂痕旋轉子動態與穩定性分析

Abstract

旋轉機械在工業界上被廣泛地應用著，如渦輪機，內燃機，馬達等等，然而疲勞裂痕 卻深深地影響旋轉機械的可靠度因此，裂痕旋轉子動態行為以及穩定性分析是個重要 課題。 本文採用有限元素法來分析裂痕旋轉子動態行為以及穩定性。以Rayleigh beam ，每 個節點考慮四個自由度來分析軸元素，且用時變函數矩陣作為裂痕旋轉子的撓性矩陣 。我們使用Harmonic Balance Method 求穩態反應，由於裂痕的效應造成次臨界速度 共振以及主共振振幅隨裂痕深度增大有明顯的分裂現象。此外，裂痕深度與位置會明 顯的影響次臨界速度共振振幅與相位角。這將可作為裂痕旋轉子系統在動作中監測的 良好指標。 利用巴羅提(Bolotin) 的理論方法，建立裂痕深度與旋轉速度的動態不穩定區。我們 發現旋轉速度與裂痕位置深深地影響到裂痕旋轉子系統的穩定性。而且，在系統方程 式中，撓性矩陣加入軸向扭矩因素時，邊界曲線會有前移，而且不穩定區域面積有拉 寬的現象。這將使裂痕旋轉子系統在運作中更不穩定。 #50012660.abs #50012660.abs