本书以转子轴承系统动力学理论为基础，针对广泛应用于燃气轮机和航空发动机动力系统中的拉杆组合转子轴承系统，阐述了含裂纹故障的复杂拉杆组合转子轴承系统动力学建模和动力学特性规律研究方法。从拉杆组合转子轴承系统结构特征和裂纹转子轴承系统动力学发展现状入手，结合转子系统裂纹表征与建模方法、微观粗糙界面接触等基础理论知识，分别采用一维和三维方法研究了含裂纹拉杆组合转子系统动力学方程构建方法、系统方程求解策略、系统非线性动力学特性规律、三维裂纹及其奇异性对拉杆转子系统应力分布重组的影响规律，同时阐述了拉杆裂纹故障组合转子动力学特性验证试验设计方法及试验分析结果。本书内容对于复杂组合转子系统裂纹故障监测、识别及诊断具有一定的参考价值。
本书适用于旋转机械动力学、界面接触-摩擦-润滑、裂纹故障、动力学及机械振动等领域科研工作者和工程技术人员阅读，亦可作为普通高等院校机械工程、能源动力等工程类专业师生的参考资料。
王南山，讲师，工学博士，毕业于西安交通大学机械工程专业，现为太原科技大学机械工程学院教师，硕士研究生导师。主要从事旋转机械系统动力学（复杂转子轴承系统动力学）、裂纹转子动力学、机械故障诊断与振动分析、旋转机械动力测试、粗糙界面接触理论建模、工程界面摩擦与润滑理论及其应用等方面的研究，长期聚焦燃气轮机、航空发动机、能源动力装备（汽轮机、风电机组、煤机装备）、智能制造及机器人等重点领域，开展相关基础理论及技术研究。参与国家自然科学基金《裂纹盘式拉杆组合转子系统动力学研究》、《结合面误差对盘式拉杆转子系统动力学特性的影响机理》、《固定结合面接触刚度多尺度模型、动力学建模与位置分布设计方法》、《全灾域-高机动运载平台粘弹性悬架系统劣化损伤机理与服役性能协同优化策略》4项；参与重点研发计划子课题1项、参与东方电气集团东方电机有限公司、中航工业陕西航空电气公司等重点企业攻关项目4项；主持主持山西省基础研究计划面上项目《裂纹扩展耦合作用下的三维盘式拉杆转子轴承系统动力学特性研究》、山西省科技创新项目《大预紧装配下裂纹拉杆组合转子系统的界面力学特性研究》、山西省优秀博士资助基金《盘式拉杆组合转子轴承系统轮盘裂纹产生机理分析》、风电设备及控制国家重点实验室开放课题、山西省研究生教育创新计划项目等项目各1项，。在《IndustrialLubricationandTribology》、《JournalofVibrationandAcoustics-ASME》、《JournalofTribology》、《JournalofMechanicalScienceandTechnology》、《机械工程学报》、《振动与冲击》、《机电工程》等行业期刊发表论文10余篇，其中SCI/Ei收录论文13篇，获得相关授权发明专利2项。
第1章 绪论 001
1.1 概述 002
1.2 转子轴承系统典型裂纹故障案例 003
1.3 一般整体转子轴承系统结构特点 004
1.4 拉杆组合转子轴承系统结构特点 005
1.4.1 中心拉杆组合转子结构特点 005
1.4.2 周向均布拉杆组合转子结构特点 007
1.5 裂纹转子轴承系统动力学发展现状 007
1.5.1 含裂纹故障的一般整体转子系统动力学特性 007
1.5.2 含裂纹故障的盘式拉杆组合转子动力学特性 017
1.5.3 三维裂纹故障转子系统的非线性动力学特性 021
1.5.4 裂纹转子动力学特性研究现状分析及研究意义 023
1.6 本章小结 025
第2章 转子系统中裂纹表征与建模方法 026
2.1 裂纹基本形式及其萌生—扩展 027
2.1.1 裂纹基本形式 027
2.1.2 裂纹的萌生与扩展 029
2.2 裂纹的表征与建模方法 031
2.2.1 裂纹刚度表达 031
2.2.2 裂纹开闭形式的模拟 033
2.3 裂纹前缘应力奇异性 035
2.4 本章小结 037
第3章 拉杆组合转子系统中接触界面的建模 038
3.1 粗糙界面接触基本理论模型 041
3.1.1 赫兹接触理论模型 041
3.1.2 GW 统计接触理论模型 042
3.1.3 分形接触理论模型 046
3.2 粗糙界面法向和切向接触刚度等效建模 049
3.2.1 法向接触刚度等效方法 049
3.2.2 切向接触刚度等效方法 054
3.3 微观界面与宏观转子系统的跨尺度等效方法 055
3.4 本章小结 056
第4章 一维拉杆裂纹组合转子轴承系统动力学建模及求解方法 058
4.1 一般整体转子轴承系统动力学建模 059
4.2 一维拉杆动力学模型 061
4.3 一维接触界面动力学模型 065
4.4 一维含拉杆裂纹建模及其转子系统非线性动力学模型 067
4.5 一维拉杆裂纹盘式拉杆组合转子系统动力学方程求解 068
4.6 一维拉杆裂纹组合转子轴承系统非线性动力学特性 069
4.6.1 系统非线性稳定性及分叉特性 069
4.6.2 裂纹深度对系统非线性动力学特性的影响 072
4.6.3 不平衡量对非线性动力学特性的影响 073
4.6.4 裂纹拉杆组合转子系统振动特性 088
4.7 本章小结 092
第5章 三维裂纹拉杆组合转子轴承系统动力学建模及求解方法 094
5.1 三维盘式拉杆组合转子系统动力学模型 096
5.1.1 三维有限元理论 096
5.1.2 三维盘式拉杆组合转子系统动力学方程 098
5.2 三维裂纹盘式拉杆组合转子系统动力学方程 098
5.2.1 坐标系的建立 099
5.2.2 三维裂纹组合转子系统动力学方程 099
5.3 三维含裂纹非线性动力学方程求解方法 104
5.3.1 周期解的求解 104
5.3.2 基于预估-校正机理下的周期解连续追踪求解方法 105
5.4 系统稳定性判断方法 106
5.5 本章小结 107
第6章 裂纹拉杆组合转子系统三维有限元建模及应力应变特性分析 109
6.1 拉杆组合转子系统中的裂纹位点分布 110
6.2 拉杆裂纹组合转子系统有限元建模 111
6.2.1 三维等参奇异单元建模方法 111
6.2.2 三维奇异裂纹及转子系统有限元建模 112
6.3 三维拉杆裂纹拉杆转子系统应力应变特性分析 115
6.3.1 三维拉杆裂纹组合转子系统应力分析 115
6.3.2 拉杆裂纹对三维盘式拉杆组合转子系统弯曲特性的影响 120
6.4 三维裂纹奇异性对拉杆转子系统应力分布重组的影响 121
6.4.1 盘根裂纹奇异性对系统应力分布重组的影响 121
6.4.2 轮盘裂纹奇异性对系统应力分布重组的影响 125
6.5 本章小结 129
第7章 三维拉杆裂纹组合转子系统非线性动力学特性 130
7.1 裂纹转动效应对拉杆组合转子系统动力学特性的影响 131
7.1.1 三维裂纹拉杆转子轴承系统基本参数 131
7.1.2 裂纹转动效应对非线性稳定性及分叉特性的影响 132
7.1.3 裂纹转动效应对系统振动特性的影响 132
7.2 三维拉杆裂纹组合转子系统非线性动力学特性研究 136
7.2.1 三维拉杆裂纹组合转子系统非线性稳定性及分叉特性 136
7.2.2 不平衡量对三维拉杆裂纹组合转子系统非线性动力学特性的影响 138
7.2.3 裂纹拉杆组合转子系统振动特性 147
7.3 本章小结 149
第8章 拉杆裂纹组合转子轴承系统动力学特性试验 151
8.1 拉杆裂纹组合转子轴承系统试验台设计 152
8.2 预紧力施加及裂纹模拟 155
8.2.1 预紧力的施加 155
8.2.2 拉杆裂纹模拟 156
8.3 动力学特性试验分析与验证 156
8.3.1 无裂纹拉杆组合转子系统振动特性 156
8.3.2 含裂纹拉杆组合转子动力学特性试验验证 156
8.4 本章小结 163
参考文献 164
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