盘-鼓-轴耦合结构振动的有限元模型及实验验证

1

作者 张宏生 徐昆鹏 +1 位作者 孙伟 刘晓峰 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期923-931,共9页

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准... 盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准确模拟耦合连接效应和整体结构的边界条件,构造了一种八自由度弹簧单元;第三,将盘、鼓、轴各个结构的刚度矩阵和质量矩阵与所构造的各位置的弹簧单元矩阵按照顺序分别组集到盘-鼓-轴耦合结构总刚度矩阵和总质量矩阵,从而建立盘-鼓-轴耦合结构的力学模型;最后,将有限元模型仿真结果与实验测试结果进行了对比,验证了建模方法的有效性。研究结果表明:有限元模型与实验测试的前7阶固有频率最大相对误差为2.854%,最小相对误差为0.408%,平均相对误差为1.581%;有限元模型仿真振型与实验测试振型吻合度较高,验证了本文提出的建模方法的有效性。 展开更多

关键词 一阶剪切理论 盘-鼓-轴耦合结构 有限元法 固有特性 模态测试

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直升机尾传动系统扭转振动建模与特性 被引量：8

2

作者 朱自冰 朱如鹏 鲍和云 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期432-438,共7页

将直升机传动系统简化为轴段和当量圆盘的串联系统,建立了直升机尾传动系统扭转振动的等效多自由度动力学模型.模型中考虑了啮合齿轮对的综合啮合误差激励和尾减齿轮的啮合刚度.针对系统的扭转动力学方程,求得了系统的扭转振动响应,分... 将直升机传动系统简化为轴段和当量圆盘的串联系统,建立了直升机尾传动系统扭转振动的等效多自由度动力学模型.模型中考虑了啮合齿轮对的综合啮合误差激励和尾减齿轮的啮合刚度.针对系统的扭转动力学方程,求得了系统的扭转振动响应,分析了直升机尾传动系统在轴的不同扭转刚度和齿轮的不同啮合刚度下的扭转振动的特性,结果表明:与尾斜轴相联的当量圆盘的扭转角位移始终比与水平轴相联的当量圆盘的扭转角位移的数值大,即与尾斜轴相联的尾减输出齿轮振动大于输入齿轮;当轴的扭转刚度变化时,水平轴相联的当量圆盘与尾斜轴相联的当量圆盘的扭转角位移变化的趋势相反;啮合刚度对系统扭转角位移的影响比较大,在建模时应当给予重视. 展开更多

关键词 直升机 尾传动系统 扭转振动 轴段和圆盘 多支点传动轴 数值积分法

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轴盘系统扭振固有频率的精确计算 被引量：3

3

作者 任传波 蒲琪 谭德荣 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期578-579,共2页

把带有圆盘的轴分为若干段，对圆盘厚度范围段，可视为一特殊的段，在这一段内，不考虑圆盘的变形，截面极惯性矩就等于轴的截面极惯性矩，转动惯量为轴和盘转动惯量之和。每一段的扭振方程可精确求出，然后，根据边界条件和连续条件可... 把带有圆盘的轴分为若干段，对圆盘厚度范围段，可视为一特殊的段，在这一段内，不考虑圆盘的变形，截面极惯性矩就等于轴的截面极惯性矩，转动惯量为轴和盘转动惯量之和。每一段的扭振方程可精确求出，然后，根据边界条件和连续条件可将扭振固有频率计算出来。 展开更多

关键词 轴盘系统 扭转振动 固有频率 精确计算

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轴盘系统扭转振动特性的新的表达式及计算 被引量：3

4

作者 彭献 彭凡 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 2000年第6期17-21,共5页

应用奇异函数 ,建立等直轴上有任意个盘的轴盘系统扭转振动微分方程 .引入运算符号 ,导得其频率方程和振型函数的解析表达式 .给出运算符号的递推公式 。

关键词 轴盘系统 扭转振动 频率方程 运算符号 机械传动

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考虑轮轴、盘轴过盈装配的车轴应力分析 被引量：7

5

作者 肖乾 徐红霞 +1 位作者 李清华 黄碧坤 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期67-71,共5页

列车车轴的强度直接关系着列车的安全、舒适和稳定,因此,准确分析车轴的应力及强度显得十分重要。针对我国尚未制订高速列车车轴强度设计方法的现状,遵循日本JIS-E-4501规范标准中的加载方式,采用有限元软件Abaqus的非线性功能完成CRH2... 列车车轴的强度直接关系着列车的安全、舒适和稳定,因此,准确分析车轴的应力及强度显得十分重要。针对我国尚未制订高速列车车轴强度设计方法的现状,遵循日本JIS-E-4501规范标准中的加载方式,采用有限元软件Abaqus的非线性功能完成CRH2动车组非动力车轴的有限元分析,重点考虑了轮轴、盘轴的过盈配合量对车轴应力分布及静强度的影响。分析结果表明:轮轴、盘轴过盈量相同,过盈量取值不大于0.30 mm时,车轴强度满足静强度要求;过盈量越大,各截面的von Mises应力越大;在轮轴、盘轴配合处的两端,存在较大的应力集中,过盈量越大,应力集中情况越明显,对车轴静强度的影响越大;轮轴、盘轴过盈量取值不同时,在过盈配合处的两端von Mises应力相互之间几乎没有影响。 展开更多

关键词 CRH2动车组 轮轴 盘轴过盈配合 非动力车轴 应力分析

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二自由度轴盘扭振系统的极限环稳定性控制 被引量：3

6

作者 刘爽 李晓梅 刘彬 《燕山大学学报》 CAS 2010年第4期289-292,共4页

建立一类含非线性阻尼的二自由度轴盘扭振系统的动力学方程,根据Hopf定理确定非线性系统的分岔临界点,并采用数值模拟的方法分析在非线性阻尼变化时系统产生极限环的稳定性。针对未受控系统极限环不稳定而引起的失稳振荡问题,引入非线... 建立一类含非线性阻尼的二自由度轴盘扭振系统的动力学方程,根据Hopf定理确定非线性系统的分岔临界点,并采用数值模拟的方法分析在非线性阻尼变化时系统产生极限环的稳定性。针对未受控系统极限环不稳定而引起的失稳振荡问题,引入非线性状态反馈控制器,运用多尺度法求取非线性系统分岔点处的规范形,并给出控制极限环稳定性的反馈增益。仿真表明,该控制器能有效的控制系统极限环的稳定性。 展开更多

关键词 轴盘扭振系统 HOPF分岔 极限环 稳定性

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直升机尾传动系扭转振动的分析 被引量：15

7

作者 许兆棠 朱如鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期425-431,共7页

在简化直升机尾传动系结构的基础上,根据轴段的扭转动力学方程,用分离变量法获得轴段的扭转主振型。再根据轴段、支点的扭转动力学方程和边界条件,用振型叠加原理求得尾传动系扭转振动的精确解,并进行了扭转振动分析。提出直升机的尾传... 在简化直升机尾传动系结构的基础上,根据轴段的扭转动力学方程,用分离变量法获得轴段的扭转主振型。再根据轴段、支点的扭转动力学方程和边界条件,用振型叠加原理求得尾传动系扭转振动的精确解,并进行了扭转振动分析。提出直升机的尾传动系是多个轴段和圆盘的串联系统。给出了尾传动系扭转频响函数的变化幅值的测试方法。 展开更多

关键词 直升机 尾传动系 扭转角位移 振型叠加原理 轴段和圆盘

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基于抛料机轴-圆盘转动机构的研究 被引量：1

8

作者 赵春玲 张现周 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期158-160,共3页

根据弹性体系的振动理论,针对轴系偏心引起的抛料机不能正常运行的问题进行了研究.以离心力对轴系的动载荷所引起轴的挠度为出发点,对轴的弯曲变形、轴系的弹性系数、轴系自振频率等进行了理论分析和计算,确定了轴系设计的各主要参数,... 根据弹性体系的振动理论,针对轴系偏心引起的抛料机不能正常运行的问题进行了研究.以离心力对轴系的动载荷所引起轴的挠度为出发点,对轴的弯曲变形、轴系的弹性系数、轴系自振频率等进行了理论分析和计算,确定了轴系设计的各主要参数,并进行了轴系的强度校核,解决了轴系偏心问题,确保了抛料机的正常工作. 展开更多

关键词 弹性轴系 轴-圆盘转动机构 自振频率 转速 强度

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轴系特定结构扭转刚度及其对扭振特性的影响 被引量：6

9

作者 谢诞梅 董川 刘占辉 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期146-148,共3页

以某国产660 MW超临界汽轮发电机组轴系为对象,重点计算和讨论了轴系特定结构(如阶梯轴、整锻轮盘)的扭转刚度及其对扭振特性的影响。首先推导了阶梯轴不参与完全变形材料长度λ的计算公式,确定了λ的取值范围在0～0.125d1之间,进而提... 以某国产660 MW超临界汽轮发电机组轴系为对象,重点计算和讨论了轴系特定结构(如阶梯轴、整锻轮盘)的扭转刚度及其对扭振特性的影响。首先推导了阶梯轴不参与完全变形材料长度λ的计算公式,确定了λ的取值范围在0～0.125d1之间,进而提出转轴直径突变处不参与完全变形材料的刚度模化方法,将整锻轮盘和阶梯轴的处理统一起来。对某国产660 MW汽轮发电机组轴系的计算结果表明,采用本文推导的公式和模化方法来处理轴系结构所得到的扭振频率与用经验方法得到的结果吻合。这种算法的特点是便于计算机编程,可保证计算精度。 展开更多

关键词 汽轮发电机组 阶梯轴 整锻轮盘 刚度 扭振

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制动器状态对制动力矩影响的试验研究 被引量：1

10

作者 尹中会 张安宁 李海芳 《煤矿机械》 北大核心 2006年第12期45-46,共2页

通过对矿井提升机盘式制动器在不同压力、表面粗糙度和油污状态下闸瓦和闸盘之间的摩擦力的试验测定,进一步得出闸瓦、闸盘间静摩擦系数和动摩擦系数。试验结果表明制动器状态对其所能提供的制动力矩有较大影响,为指导实际生产提供了参... 通过对矿井提升机盘式制动器在不同压力、表面粗糙度和油污状态下闸瓦和闸盘之间的摩擦力的试验测定,进一步得出闸瓦、闸盘间静摩擦系数和动摩擦系数。试验结果表明制动器状态对其所能提供的制动力矩有较大影响,为指导实际生产提供了参考依据。 展开更多

关键词 提升机 盘式制动器 制动力矩 摩擦东数

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不平衡转子涡动对鼓筒振动特性影响 被引量：3

11

作者 曹登庆 孙述鹏 刘伦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期69-75,共7页

针对叶轮机械中鼓盘式转子,考虑转子涡动与鼓筒振动间耦合作用,建立轮盘-鼓筒-转轴系统动力学模型,分析不平衡转子涡动对鼓筒振动特性影响。结果表明,不平衡转子涡动仅与环向波数为1的鼓筒弹性振动模态耦合;转轴支撑刚度为线性时,转子... 针对叶轮机械中鼓盘式转子,考虑转子涡动与鼓筒振动间耦合作用,建立轮盘-鼓筒-转轴系统动力学模型,分析不平衡转子涡动对鼓筒振动特性影响。结果表明,不平衡转子涡动仅与环向波数为1的鼓筒弹性振动模态耦合;转轴支撑刚度为线性时,转子稳态运动轴心轨迹为圆形,不平衡转子涡动不直接引发鼓筒稳态弹性振动;转轴为非线性支撑时,转子稳态运动轴心轨迹变复杂,不平衡转子涡动会引起鼓筒小幅稳态振动。 展开更多

关键词 转子涡动 鼓筒振动 不平衡 轮盘-鼓筒-转轴 动力学模型

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双阀杆蝶板移动式金属硬密封蝶阀 被引量：2

12

作者 张希恒 张晓军 潘曙平 《石油化工设备》 CAS 2005年第5期34-36,共3页

提出了一种金属硬密封蝶阀新结构———双阀杆蝶板移动式金属硬密封蝶阀,讨论了此阀的结构、工作原理及特点。

关键词 蝶阀 双阀杆 蝶板移动式 密封

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非稳态油膜力对转子系统盘轴松动故障的影响研究 被引量：8

13

作者 刘杰 李志农 卢文秀 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期268-275,共8页

当盘轴松动时,油膜涡动会对转轴的运动轨迹造成影响,从而影响转盘和转轴的碰摩,转盘和转轴的碰摩又会对油膜涡动造成很大扰动,非稳态油膜力对转子系统盘轴松动故障的影响具有重要研究价值。利用Hertz接触理论和非稳态非线性油膜力建立... 当盘轴松动时,油膜涡动会对转轴的运动轨迹造成影响,从而影响转盘和转轴的碰摩,转盘和转轴的碰摩又会对油膜涡动造成很大扰动,非稳态油膜力对转子系统盘轴松动故障的影响具有重要研究价值。利用Hertz接触理论和非稳态非线性油膜力建立了盘轴松动故障转子-轴承系统的运动微分方程,利用四阶龙格-库塔法对其进行数值仿真,并经过实验验证。讨论了非稳态油膜力对转盘转动状态的影响及油膜间隙对转子系统振动特性的影响。研究结果表明:转盘无量纲转速有高低两种状态,不考虑油膜力的转子系统转盘转速进入高转速状态时,转轴转速低于考虑油膜力的转子系统;随油膜间隙增大,轴承端的运动轨迹经历类似周期运动状态、混乱状态、类似周期运动状态,运动轨迹的形状变得越来越细长,转轴中心的运动轨迹像一个不断旋转的扇形,无明显变化规律,系统的频率成分基本无变化,但各频率成分的幅值会有不同的变化。研究成果对盘轴松动故障的建模及动力学特性研究具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 盘轴松动 非线性振动 HERTZ接触 故障诊断 非稳态油膜力

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柔性轴-盘转子系统的等频线及其振动特性研究 被引量：1

14

作者 唐进元 冯俊易 关先磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第19期48-58,共11页

主要研究柔性轴-盘转子系统频率突变问题,探究系统参数与频率突变的关联规律。首先以数学方法推导柔性轴-盘转子系统的动力学模型,采用有限元法和假设模态法对系统进行离散化,导出微分方程组,并验证了所建立动力学模型的正确性。为研究... 主要研究柔性轴-盘转子系统频率突变问题,探究系统参数与频率突变的关联规律。首先以数学方法推导柔性轴-盘转子系统的动力学模型,采用有限元法和假设模态法对系统进行离散化,导出微分方程组,并验证了所建立动力学模型的正确性。为研究固有频率的突变现象,对无量纲参数(转轴半径r_(i)、转盘外半径r_(D)、转盘厚度h_(D)和转盘位置l_(D))进行参数化分析,发现了柔性轴-盘转子系统的固有频率的等频线现象。在等频线上,零转速条件下的系统固有频率对参数r_(D)或l_(D)的变化不敏感,基本保持不变。用坎贝尔图和模态图进一步揭示在等频线上的r_(D)和l_(D)的参数变化对柔性轴-盘转子系统振动特性影响的差异。 展开更多

关键词 柔性轴-盘 转子系统 固有频率 等频线 振动特性

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新型压扩多支盘灌注桩的数值模拟分析 被引量：2

15

作者 寇海磊 张明义 +1 位作者 白晓宇 赵英群 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期602-607,共6页

压扩多支盘灌注桩是在挤扩支盘扩孔灌注桩的基础上改进而来的一种新桩型,是将静压桩、沉管灌注桩、扩底桩和多支盘灌注桩的多种优点集于一体的新型桩基技术。压扩支盘桩具有承载力高、沉降小、经济性好的优点。利用ANSYS有限元分析软件... 压扩多支盘灌注桩是在挤扩支盘扩孔灌注桩的基础上改进而来的一种新桩型,是将静压桩、沉管灌注桩、扩底桩和多支盘灌注桩的多种优点集于一体的新型桩基技术。压扩支盘桩具有承载力高、沉降小、经济性好的优点。利用ANSYS有限元分析软件对竖向受压时的二支盘压扩支盘桩进行数值模拟,得出了竖向荷载下侧摩阻力和桩端阻力的变化规律。桩的多个支盘构成了多支点摩擦端承桩,竖向荷载主要由承力盘承受,上支盘受力大于下支盘受力。提出了压扩支盘桩的支盘竖向临界间距、布桩最小间距的建议值。 展开更多

关键词 压扩支盘灌注桩 侧摩阻力 支盘间距 数值模拟

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空心轴偏置盘转子系统横向非线性振动特性研究 被引量：1

16

作者 张纯金 任勇生 田继爽 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第9期54-59,共6页

将能量守恒法、拉格朗日方程、增量谐波平衡法和四阶龙格-库塔法相结合,分析了空心轴偏置盘转子系统的横向非线性振动特性。首先对空心轴偏置盘转子系统进行非线性建模求出总机械能,并用拉格朗日方程建立非线性振动方程。然后,采用增量... 将能量守恒法、拉格朗日方程、增量谐波平衡法和四阶龙格-库塔法相结合,分析了空心轴偏置盘转子系统的横向非线性振动特性。首先对空心轴偏置盘转子系统进行非线性建模求出总机械能,并用拉格朗日方程建立非线性振动方程。然后,采用增量谐波平衡法对非线性方程进行数值计算,求出幅频特性曲线,并用四阶龙格-库塔法进行积分计算。最后,分析了不同参数对偏置盘转子系统非线性振动的影响。结果表明:外阻尼系数、偏心质量与偏心半径乘积仅影响非线性振幅大小;空心轴内径,盘在轴的位置除了影响非线性振幅大小外,还会影响非线性振动的频率。 展开更多

关键词 空心轴 非线性振动 偏置盘转子 增量谐波平衡法

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双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的计算 被引量：1

17

作者 许兆棠 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期128-133,共6页

为了获得双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的特性,进行了倾转旋翼机传动系统扭转振动的计算和分析。在简化传动系统结构的基础上,将倾转旋翼机传动系统划分为若干个轴段和圆盘的子系统,根据动量矩定理和振型叠加原理,分别列出... 为了获得双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的特性,进行了倾转旋翼机传动系统扭转振动的计算和分析。在简化传动系统结构的基础上,将倾转旋翼机传动系统划分为若干个轴段和圆盘的子系统,根据动量矩定理和振型叠加原理,分别列出扭转运动方程,再利用边界关系,合成子系统的扭转运动方程,得到传动系统的扭转运动方程,通过求解传动系统的扭转运动方程,并根据振型叠加原理,得到双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的角位移,在此基础上,给出算例,分析了传动系统的扭转频响函数。 展开更多

关键词 倾转旋翼机 传动系统 扭转角位移 扭转频响函数 振型叠加原理 轴段和圆盘

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盘柔性对轴-盘转子非线性振动的影响

18

作者 崔元松 王延庆 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期227-241,共15页

在旋转机械设计中,准确预测轴-盘转子的非线性振动至关重要.在已有研究中,盘通常被视为刚体,以简化转子非线性问题.本文旨在阐明盘柔性对轴-盘转子非线性动力学响应的影响.考虑了陀螺效应和离心效应.轴基于Euler-Bernoulli梁理论并考虑v... 在旋转机械设计中,准确预测轴-盘转子的非线性振动至关重要.在已有研究中,盘通常被视为刚体,以简化转子非线性问题.本文旨在阐明盘柔性对轴-盘转子非线性动力学响应的影响.考虑了陀螺效应和离心效应.轴基于Euler-Bernoulli梁理论并考虑von Kármán非线性,盘基于Kirchhoff板理论.利用Lagrange方程推导出了运动微分方程.采用拟弧长延拓法对偏心质量激励下的转子非线性受迫振动响应进行了数值分析.通过与已有文献的对比,验证了本文模型的正确性.探讨了盘柔性和盘位置、半径和厚度以及轴壁厚、长度对转子非线性振动的影响.结果表明,只有在非常有限的情况下,才可以忽略盘柔性,在大多数情况下,忽略盘柔性会过高估计转子的非线性振动幅值,因而使得轴-盘转子的设计偏于保守. 展开更多

关键词 shaft-disk rotor Disk flexibility Geometrical nonlinearity Vibration response Pseudo-arclength continuation method

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轴盘弹簧系统扭转振动的一种解法

19

作者 陈良玉 鄂中凯 《东北工学院学报》 CSCD 1989年第2期187-189,共3页

本文对无分支链状轴盘弹簧系统扭转振动问题的固有频率和主振型问题的求解,提出一种较为简单的方法,该方法建立在递推式上,可方便地用电算求解。

关键词 轴盘弹簧 扭转振动 电算解法

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具粘弹性支承的柔轴弹性盘转子系统的动力学分析

20

作者 傅衣铭 郑玉芳 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期23-28,共6页

讨论了柔轴弹性圆盘转子系统在粘弹性支承下的临界转速和动力稳定性问题 ,轴和支承具有不对称的阻尼系数和刚度系数 .利用能量法和耗散系统的 Lagrange方程推导了系统的运动微分方程 ,阐述了求解方法 .大多数的不稳定区出现在不平衡共... 讨论了柔轴弹性圆盘转子系统在粘弹性支承下的临界转速和动力稳定性问题 ,轴和支承具有不对称的阻尼系数和刚度系数 .利用能量法和耗散系统的 Lagrange方程推导了系统的运动微分方程 ,阐述了求解方法 .大多数的不稳定区出现在不平衡共振附近 ,通常可以通过调整轴。 展开更多

关键词 粘弹性支承 动力稳定性 临界转速 柔轴弹性盘转子系统 运动微分方程

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