多参激源系统振动特性及其主动控制研究

具有两个甚至多个彼此间相互独立的参数激励源的系统称为多参激源系统。许多机械结构系统的动力学模型均可由多参激源振动系统表征，如多裂纹转子系统、多级齿轮传动系统和行星齿轮传动系统等。同一系统多个参激源的共同作用使得系统振动特性表现出若干不同于一般单参激源系统的重要特征，而这些特征可能用于参激振动主动控制研究。现有研究大多集中于单参激源系统，而对多参激源系统的动态特性及其控制却关注很少。本项目针对一般多参激源系统，采用理论分析、数值仿真及实验测试三种手段相结合的方式，从定性和定量角度研究系统的参数稳定性和动态响应特性；基于上述研究所揭示的多参激源系统的振动特征，提出一种多参激源系统主动控制方法，并将该方法应用于梁板动力系统的参激振动控制。研究成果不仅有助于完善参激振动理论体系，而且对于具有多个参激源的实际机械结构的设计使用、加工制造以及振动控制均具有较高的参考价值和指导意义。

本项目以多参激源系统为对象，采用理论推导、数值仿真以及试验研究相结合的方式，研究其非线性振动特性及相应的控制方法。重点探讨多参激源系统参数稳定性，深入研讨这类系统动态响应的时域和频域特性，并初步探索多参激源振动主动控制所涉及的理论与方法。依据项目研究计划，我们针对三类典型多参激源振动系统，开展了系统深入的研究：首先采用了DSTM方法研究同时含有不对称惯量转盘和横向裂纹的转子-轴承系统的参数不稳定特性，并考虑了滚动轴承有限滚动体以及转子基础运动的影响；进而，以齿轮转子系统易出现的斜裂纹故障为对象，分析了呼吸斜裂纹所导致的参数不稳定现象，提出了系统动态响应的分析方法，并对比了齿根裂纹与转轴斜裂纹故障特征的异同；最后，分别从解析和数值角度，细致深入的研究了周期轴向载荷作用下非稳态旋转薄壁圆柱壳体和圆锥壳体的固有特性和参数稳定性问题。在理论研究的基础上，进一步开展了含多个裂纹的转子系统动态响应实验研究，实际测试了不同裂纹形式（呼吸和张开）、裂纹周向位置等因素对系统响应频谱和轴心轨迹的影响规律。以电磁参激源简支梁系统为对象，建立了动态特性分析模型，借助多尺度方法，首次给出了系统不稳定区间最优控制条件，并分析了不同作动器参数（频率、幅值、相位）以及安装位置的影响规律。上述成果已发表论文14篇，其中SCI收录论文11篇，EI收录论文13篇。项目研究成果对于多参激源系统的设计和状态监控具有重要的参考价值。