分數階阻尼裂紋轉子的非線性動力學特性分析

薛士明 曹軍義 林京 陳陽泉

摘要：為了有效地提高轉子系統特性的分析精度，使其能夠準確地進行故障診斷，以Jeffcott轉子模型為基礎，建立了帶有分數階阻尼和橫向呼吸裂紋故障的轉子系統的動力學模型，采用4階龍格庫塔法和10階連分式歐拉法對轉子系統的動力學方程進行數值仿真計算，利用軸心軌跡圖、Poin－carc截面映射圖和分岔圖等，研究了阻尼的分數階次、轉速和裂紋深度對裂紋轉子動態特性的影響，并通過實驗對理論分析結果進行了驗證，分析結果表明：在半臨界轉速附近，由于裂紋的存在，轉子的軸心軌跡呈現明顯的雙環型(或稱內8字形)，因此響應中的2倍頻分量占主導地位，隨著分數次阻尼階次的增加，轉子系統依次經歷混沌、準周期和周期運動，同時裂紋深度、不平衡量以及轉速對轉子系統的動態特性具有明顯影響。