转速对偏心裂纹转子时变刚度的影响

金志浩， 吴旭景， 李志定， 陆景阳， 叶 陈

(1.沈阳化工大学 能源与动力工程学院， 辽宁 沈阳 110142； 2.中国石化集团宁波工程有限公司，浙江 宁波 315103； 3.葫芦岛市特种设备监督检验所， 辽宁 葫芦岛 125001)

转速对偏心裂纹转子时变刚度的影响

金志浩1， 吴旭景1， 李志定2， 陆景阳3， 叶 陈1

(1.沈阳化工大学 能源与动力工程学院， 辽宁 沈阳 110142； 2.中国石化集团宁波工程有限公司，浙江 宁波 315103； 3.葫芦岛市特种设备监督检验所， 辽宁 葫芦岛 125001)

以刚性支撑含横向裂纹的水平Jeffcott转子为研究对象，基于应变能释放率理论和断裂力学线弹性范围内裂纹尖端塑性区K因子修正理论，采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应，研究不同转速时横向偏心裂纹转子在稳定旋转一周内裂纹开闭规律和刚度时变特性.结果表明：转速较高时，裂纹前缘塑性区的存在使裂纹轴纵向刚度在裂纹全开时有小幅度的下降，水平向刚度和耦合向刚度无明显差异；裂纹转轴时变刚度整体波动范围随转速变化，使转子产生复杂的动力学特性.

裂纹前缘塑性区；转速；呼吸效应；时变刚度

汽轮机、压缩机等旋转机械系统中的转轴是转子系统中核心部件，而转轴疲劳裂纹是转轴的重大隐患.裂纹的存在使转子刚度产生时变性，从而引发转子复杂的非线性动力学特性.因此转子时变刚度一直是人们研究的课题.为了描述裂纹的开闭规律，高建民、朱晓梅等[1]在前人研究基础上提出使用开关函数模拟裂纹呼……