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基于多体系统传递矩阵法的多管火箭发射动力学研究

基于多体系统传递矩阵法的多管火箭发射动力学研究

引用

作者：马蕾南京理工大学

学位级别：博士

多体系统传递矩阵法是近20年发展起来的一种全新多体系统动力学方法，因具有无需建立系统总体动力学方程、矩阵阶次低、程式化高、计算速度快等优点，适用于线性、非线性、时不变、时变、受控、多刚体、多柔体、一般多体系统等各类多体... 详细信息

多体系统传递矩阵法是近20年发展起来的一种全新多体系统动力学方法，因具有无需建立系统总体动力学方程、矩阵阶次低、程式化高、计算速度快等优点，适用于线性、非线性、时不变、时变、受控、多刚体、多柔体、一般多体系统等各类多体系统动力学问题，被广泛应用于自行火炮、舰炮、多管火箭、太阳帆板、机器人等机械系统动力学设计与分析。\n 作为国家国防“973”项目的重要研究成果之一，本文以多管火箭武器系统为背景，以多体系统传递矩阵法为手段，通过理论、计算、试验三方面研究，解决非线性多管火箭发射动力学快速计算、计算精度、物理参数识别等问题，取得如下成果:\n 1)首次初步建立了基于多体系统离散时间传递矩阵法的非线性多管火箭发射动力学模型、传递方程、传递矩阵，实现了非线性多管火箭总传递方程的自动推导和发射动力学快速计算，计算结果得到了试验验证，为一般多管火箭动力学计算提供了新方法。\n 2)建立了多体系统离散时间传递矩阵法的自适应变步长算法，提高了多体系统动力学的计算精度。\n 3)提出了基于多体系统传递矩阵法的多体系统物理参数识别方法，试验验证了该方法对某多管火箭各联接刚度识别的有效性，为获取多管火箭动力学计算分析所需参数提供了手段。

关键词：多体系统传递矩阵法多管火箭发射动力学参数识别

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受控多体系统传递矩阵法研究

受控多体系统传递矩阵法研究

引用

作者：戎保南京理工大学

学位级别：博士

兵器、航空、航天、船舶、交通、通用机械工业等领域存在大量诸如现代多管火箭、自行火炮、飞机、航天器、舰艇、车辆、机器人、数控机床等带有控制系统的以各种方式相联接的多个物体所组成的受控多体系统。通常多体系统动力学方法需建... 详细信息

兵器、航空、航天、船舶、交通、通用机械工业等领域存在大量诸如现代多管火箭、自行火炮、飞机、航天器、舰艇、车辆、机器人、数控机床等带有控制系统的以各种方式相联接的多个物体所组成的受控多体系统。通常多体系统动力学方法需建立受控多体系统总体动力学方程、涉及系统矩阵阶次高、计算工作量大,难以满足快速计算和控制系统优化设计的要求。近年发展起来的受控多体系统传递矩阵法无需建立系统总体动力学方程、矩阵阶次低、计算速度快、程式化程度高,为受控多体系统动力学分析设计提供了全新的思路。该方法目前仅用于已知控制律情况下参数确定性受控多体系统动力学研究。作为国家国防“973”项目的重要研究成果之一,本文通过理论、计算、试验三方面的深入研究,对受控多体系统传递矩阵法作了如下发展：(1)发展了线性受控多体系统传递矩阵法,改进了线性多刚柔体系统固有振动特性算法,实现了重特征值识别；推导了受控多刚柔体系统的体动力学方程和模态空间下线性受控多体系统状态空间方程,实现了受控多刚柔体系统动力响应的精确分析。(2)建立了受控层合板壳有限元传递矩阵法,实现了多维受控结构动力学快速计算。(3)建立了线性受控多体系统的H∞独立模态空间控制设计方法,实现了线性多刚柔体系统和层合板壳结构的高效振动控制。(4)在受控多体系统离散时间传递矩阵法方面,充实了受控元件的传递矩阵,实现了时变、非线性、大运动、一般受控多体系统动力学的快速计算和高效模糊神经网络控制设计。(5)建立了随机线性多刚柔体系统和层合板壳结构传递矩阵与随机参数间的摄动关系,实现了随机系统特征值分析和鲁棒振动控制设计。(6)本文方法得到两项重大工程应用验证,建立了舰艇海上并靠补给系统控制动力学,设计了船用起重机自适应PID控制器和波浪自动补偿装置模糊控制器,工程实现了舰艇并靠补给系统动力学的快速分析和高效控制；建立了受控自行火炮行进间发射动力学,计算结果得到了试验验证,为自行火炮动态设计提供了重要的理论基础。本文研究为受控机械系统动态性能设计和高效控制提供了快速计算新方法。据此解决了多项重大工程项目急需,获国家科技进步二等奖1项、授权发明专利6项、软件著作权4项。

关键词：多体系统传递矩阵法有限元多体系统动力学控制层合板壳模糊控制神经网络控制随机系统特征值发射动力学

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多管火箭发射动力学多体系统传递矩阵法研究

多管火箭发射动力学多体系统传递矩阵法研究

引用

作者：周秦渤南京理工大学

学位级别：博士

芮方法,即多体系统传递矩阵法,是近20年发展起来的一种全新多体系统动力学方法,因其无需建立系统总体动力学方程、矩阵阶次低、计算速度快、程式化高等优点,被广泛应用于解决非线性、时变、受控、一般多体系统工程问题。作为国家“973... 详细信息

芮方法,即多体系统传递矩阵法,是近20年发展起来的一种全新多体系统动力学方法,因其无需建立系统总体动力学方程、矩阵阶次低、计算速度快、程式化高等优点,被广泛应用于解决非线性、时变、受控、一般多体系统工程问题。作为国家“973”项目的重要研究成果组成部分,本文以多管火箭武器系统为背景,应用并拓展芮方法,从弹、炮、药、环境大系统的角度,从理论、计算、试验三个方面系统研究了多管火箭发射动力学相关问题,取得如下创新成果:(1)提出了线性受控多体系统传递矩阵法的一般步骤和总传递方程推导方法,实现了用芮方法进行线性受控多体系统动力学的快速计算。(2)分别建立了受控元件、控制子系统、状态矢量维数不一致的多端输入单端输出空间振动刚体的传递方程,丰富了多体系统传递矩阵库;建立了一种空间弹性铰数学模型,相较于已有文献减少了计算量。(3)推导得到多管火箭总传递方程,数值仿真了多管火箭系统振动特性,与有限元法计算对比,计算速度快3900多倍。(4)建立了空间大运动多管火箭发射动力学模型及其拓扑图、总传递方程、火箭弹膛内发射动力学方程及数值仿真系统,仿真结果得到相关试验验证,为多管火箭行进间发射动力学研究提供强有力的理论与技术支持。(5)建立了弹箭膛内姿态光学杠杆测试系统空间光路的数学模型;提出了测试装置快捷的现场调试方法;得到优于以往平面光路的测试结果。

关键词：多体系统传递矩阵法动力学控制多管火箭发射动力学行进间射击膛内运动姿态

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超精密飞切机床动力学多体系统传递矩阵法研究

超精密飞切机床动力学多体系统传递矩阵法研究

引用

作者：陆涵婧南京理工大学

学位级别：博士

芮方法,即多体系统传递矩阵法,是近三十年来提出并逐步完善的一种多体系统动力学新方法。因其无需系统总体动力学方程、系统矩阵阶次低、计算速度快、程式化程度高等优点,而被全球广泛运用于52个工程领域150多类产品的动力学仿真与设计... 详细信息

芮方法,即多体系统传递矩阵法,是近三十年来提出并逐步完善的一种多体系统动力学新方法。因其无需系统总体动力学方程、系统矩阵阶次低、计算速度快、程式化程度高等优点,而被全球广泛运用于52个工程领域150多类产品的动力学仿真与设计,并仍处于高速发展中。作为我国国防基础科研科学挑战专题重大项目研究成果的重要组成部分,本文以超精密飞切机床系统为背景,应用并扩展芮方法,从理论、计算、试验三个方面系统研究超精密飞切机床动力学,超精密机床性能和加工工艺优化设计具有重要的理论意义和工程应用价值,取得如下成果:(1)提出了含板空间振动多体系统缩减传递矩阵法,将方向余弦矩阵引入到空间振动板元件传递矩阵,分析矩形板、平行四边形板等多板系统的振动特性,扩展了多体系统传递矩阵法及其在含板空间振动系统中的应用范围;通过引入Riccati变换,提高了计算效率、精度和稳定性。(2)建立了有限元模态综合多体系统传递矩阵法,提高了多体系统传递矩阵法对复杂柔体系统动力学的处理能力;提出了多体系统振动特性改进计算策略,有效避免了求解特征值问题中可能出现的数值溢出问题。(3)推导了任意形状多端输入柔体的传递矩阵和传递方程,完善了多柔体系统传递矩阵法的自动推导定理、增广特征矢量正交性证明,将多体系统传递矩阵法扩展到含多端输入柔体元件的多体系统。(4)首次建立了超精密飞切机床多柔体系统动力学模型与总传递方程,快速计算了超精密飞切机床多体系统的振动特性和动力学响应,试验和计算揭示了系统总体结构参数对超精密加工的影响。优化了超精密飞切机床总体结构动力学参数,优化后加工误差缩小了18.06%;分别设计了减小环境振动对加工质量影响和补偿刀尖振动对加工质量影响的动力学控制方案,为提高超精密加工精度和新机床的设计提供了有效的技术途径。

关键词：多体系统传递矩阵法薄板振动机械振动多柔体系统动力学设计超精密飞切机床

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基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学及其应用

基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学及其应用

引用

作者：杨富锋南京理工大学

学位级别：博士

工程系统动力学研究施加于系统上的作用与系统本身所发生的变化之间的关系。多体系统传递矩阵法是近年来出现的多体系统动力学的一个新方法，因该方法计算高效率等特性而受国内外关注。本文首次将多体系统传递矩阵法作为工程系统动力学... 详细信息

工程系统动力学研究施加于系统上的作用与系统本身所发生的变化之间的关系。多体系统传递矩阵法是近年来出现的多体系统动力学的一个新方法，因该方法计算高效率等特性而受国内外关注。本文首次将多体系统传递矩阵法作为工程系统动力学的一种建模方法进行工程系统动力学的系统研究，介绍了无控多体系统传递矩阵法，给出了线性多体系统典型元件的传递矩阵，时变非线性一般多体系统典型元件的离散时间传递矩阵。用线性多体系统传递矩阵法解决线性多体系统振动特性的计算、正交性条件、响应等线性多体系统动力学问题。用多体系统离散时间传递矩阵法解决时变、非线性、大运动一般多体系统动力学问题。建立了控制激励单元传递矩阵和控制反馈单元传递矩阵，形成了受控多体系统传递矩阵法，将多体系统传递矩阵法推广用于受控多体系统动力学，解决延迟受控多体系统和无延迟受控多体系统动力学问题，论述了工程系统动力学的研究对象及工程系统动力学的方法和步骤，进而建立了基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学理论框架，并应用到工程实际。多管火箭定向器方位角的控制对多管火箭武器射击精度的影响非常大。本文以国防基础科研项目为背景，建立了通过控制定向器角运动来减小火箭弹起始扰动的多管火箭受控多体系统动力学模型，应用基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学理论，进行了定向器角度运动的影响因素分析，进行了受控多管火箭炮发射动力学和密集度数值仿真，得到了定向器俯仰和侧偏角控制参数对俯仰角和侧偏角的影响规律，为在火箭炮定向器上加装控制集成模块控制火箭弹的起始扰动和射击精度提供了新思路和理论基础，也表明了基于多体系统传递矩阵法的工程系统动力学理论的有效性。

关键词：工程系统动力学多体系统传递矩阵法受控多体系统传递矩阵法多管火箭炮密集度控制理论

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基于多体系统传递矩阵法的四旋翼飞行器建模与控制

基于多体系统传递矩阵法的四旋翼飞行器建模与控制

引用

作者：范肖肖南京理工大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器由于结构简单、机动灵活、具备空中悬停以及垂直起降能力，在军事和民用领域展现出广阔的应用前景。然而四旋翼飞行器是一类典型的欠驱动系统，具有力学特性复杂、非线性、强耦合、参数不确定和对干扰敏感等特性，无论是建... 详细信息

四旋翼飞行器由于结构简单、机动灵活、具备空中悬停以及垂直起降能力，在军事和民用领域展现出广阔的应用前景。然而四旋翼飞行器是一类典型的欠驱动系统，具有力学特性复杂、非线性、强耦合、参数不确定和对干扰敏感等特性，无论是建立其准确的数学模型还是控制系统设计，都是亟需解决的关键技术和热点问题。在四旋翼飞行器的控制系统设计研究中，常规动力学模型未考虑四旋翼的机架、叶片、连接处的弹性效应，当系统受到的激励频率与四旋翼的固有频率接近时，基于此类模型所设计的控制器可能导致飞行过程中机体的弹性振动、姿态不稳定，甚至引发共振现象导致零件损坏、飞行器解体。针对这一问题，本文基于线性多体系统传递矩阵法，建立四旋翼飞行器系统的总传递矩阵，获得其固有频率并对系统进行振动分析;在考虑机体弹性振动的情况下，探索四旋翼飞行器的建模与控制系统设计问题，为四旋翼飞行器控制综合研究提供可靠的理论依据。　　首先，根据四旋翼飞行器系统的结构特点，以线性多体系统传递矩阵理论为基础，建立四旋翼飞行器系统的总传递矩阵和特征方程，求解特征根获得四旋翼飞行器的前10阶固有频率;进一步分析四旋翼飞行器的结构参数与振动特性之间的定量关系，并通过四旋翼飞行振动实验验证了固有频率求解的准确性。　　其次，提出一种对四旋翼飞行器模型的修正方法。建立其六自由度非线性动力学数学模型，采用小扰动法对非线性模型进行线性化处理。在此基础上利用系统固有频率，修正了四旋翼飞行器未考虑系统谐振模态的一类常规动力学模型，提出了一种带有谐振模态的四旋翼飞行器非刚体模型。此模型不仅较好地刻画了四旋翼飞行器的振动特性，也为下一步引入其他补偿措施抑制共振现象提供了理论基础。　　最后，针对四旋翼飞行器的谐振现象，设计了一种带有陷波环节的PID控制器。分析俯仰、滚转、偏航、高度四个通道的动力学特性，使用陷波滤波器修正被控对象的开环性能，消除了弹性振动对系统的影响。最后采用PID控制方法为四旋翼飞行器的姿态回路和位置回路设计了控制器，仿真结果表明，带有陷波环节的PID控制器能够有效地抑制系统的弹性振动，使得控制性能得到较好地改善。

关键词：四旋翼飞行器多体系统传递矩阵法固有频率机体弹性振动数学模型 PID控制

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基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析

基于多体系统传递矩阵法的柔顺机构动力学建模及性能分析

引用

作者：何建康江西理工大学

学位级别：硕士

柔顺机构是一种利用铰链弹性变形传递运动和力的新型机构,具有较高的运动分辨率和精度,主要应用在精密工程、机器人、智能结构等前沿领域。目前,大多数学者着重于柔顺机构运动学、静力学及结构设计等方面的研究,有关柔顺机构动力学的研... 详细信息

柔顺机构是一种利用铰链弹性变形传递运动和力的新型机构,具有较高的运动分辨率和精度,主要应用在精密工程、机器人、智能结构等前沿领域。目前,大多数学者着重于柔顺机构运动学、静力学及结构设计等方面的研究,有关柔顺机构动力学的研究比较少。本文利用多体系统传递矩阵法建立柔顺机构的动力学模型并对其动态性能进行分析,主要内容如下:多体系统传递矩阵法主要用于研究多刚柔体系统的动力学,它的基本思想是将复杂的多体系统分为若干特征单元,用矩阵形式表示单元两端面的力学传递关系,联立各单元的力学传递关系得到整个系统的动力学模型。基于多体系统传递矩阵法的基本思想,将柔顺机构视为由许多柔性铰链和刚性杆件等特征单元组成的多体系统。柔性铰链分为直梁型和圆弧型柔性铰链,将其分别等效为等截面和变截面无质量弹性梁,应用材料力学理论分别推导了直梁型柔性铰链和圆弧型柔性铰链的传递矩阵。相对于柔性单元,柔顺机构中的杆件刚性大变形小,将其等效为振动刚体,采用动量矩定理分别推导了柔顺机构中单输入单输出杆件、多输入单输出杆件的传递矩阵。柔顺支链是柔顺机构中不可或缺的一部分,不同支链就会形成不同形式和功能的柔顺机构。将支链视为由若干柔性铰链和杆件等特征单元组成的简单柔顺机构,根据支链中各单元的连接形式,联立每个特征单元在全局坐标系下的传递矩阵和传递方程得到柔顺支链的传递方程。柔顺支链的传递方程是以固有频率为未知量的复杂矩阵方程,利用边界条件将其降阶为相对简单的齐次方程组,求解齐次方程组的未知变量得到柔顺支链的固有频率和振型。为了利用传递矩阵法分析柔顺支链在外界激励作用下的动力响应,将外力代入传递方程中得到柔顺支链的动力响应方程。动力响应方程是以激励频率为未知变量的矩阵方程,将边界条件代入动力响应方程中可求解柔顺支链中任意点的简谐位移响应。基于上述思想,利用多体系统传递矩阵法分别建立了柔顺机构中链式柔顺支链、杠杆位移放大支链及桥式位移放大支链的传递方程和动力响应方程,并借助边界条件分析了三类柔顺支链的相关动态特性。通过与有限元仿真对比,验证了利用多体系统传递矩阵法分析三类柔顺支链动力学的可行性。柔顺并联机构是由柔顺支链和输出平台通过一定形式连接的常见柔顺机构。基于多体系统传递矩阵法分析柔顺机构动力学的思想,将柔顺并联机构分为柔顺支链和动平台单元,动平台视为多输入单输出的振动刚体,联立柔顺支链的传递方程、动平台的传递方程以及动平台各输入点之间的位移关系式得到柔顺并联机构的传递方程,并借助边界条件可求解柔顺并联机构的固有振动特性。将外力代入柔顺并联机构的传递方程中得到整个机构的动态响应方程。求解动态响应方程可得柔顺并联机构中任意点的动态响应。基于上述思想,分别建立了基于链式柔顺支链、桥式位移放大支链及杠杆位移放大支链的柔顺并联机构的动力学模型,并利用边界条件分析了三类柔顺并联机构的动力学特性。通过与有限元仿真对比,验证了所建立的模型能准确反映柔顺并联机构的动力学性能。

关键词：多体系统传递矩阵法柔顺机构动力学固有频率频率响应

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大运动柔性板的多体系统传递矩阵法研究

大运动柔性板的多体系统传递矩阵法研究

引用

作者：贺子豪南京理工大学

学位级别：硕士

基于新版多体系统传递矩阵法（芮方法）,本文对含大运动小变形的多端输入一端输出板的动力学建模以及含此类板的多刚—柔耦合系统动力学响应求解的方法进行了仔细研究，取得了如下成果：　　（1）本文采用浮动框架法描述大运动小变形板... 详细信息

基于新版多体系统传递矩阵法（芮方法）,本文对含大运动小变形的多端输入一端输出板的动力学建模以及含此类板的多刚—柔耦合系统动力学响应求解的方法进行了仔细研究，取得了如下成果：　　（1）本文采用浮动框架法描述大运动小变形板的大范围刚体运动，采用假设模态法对板的变形场进行离散，推导得到符合新版多体系统传递矩阵法形式的传递矩阵和传递方程，丰富了新版多体系统传递矩阵法的传递矩阵库。　　（2）本文推导了与多端输入一端输出的一般柔性元件相联的空间柱铰多铰子集传递方程及其几何方程，并可作为其他类型多铰子集传递方程推导的参考，使新版多体系统传递矩阵法可以更方便的应用于树形一般多刚柔体系统。　　（3）根据多入单出大运动小变形板的传递方程，本文引入Riccati变换，推导了多入单出大运动小变形板的Riccati传递方程，并可扩展至其他类型的多入单出体元件;本文推导了空间运动球铰的Riccati传递方程，进一步丰富了多体系统Riccati传递矩阵法的传递矩阵库。　　（4）针对多个算例，建立多体系统总传递方程，对系统动力学响应进行求解，并与其他方法相对比，使本文所推导各传递矩阵的正确性得到验证。　　本文所做的工作扩充了多体系统传递法的传递矩阵库，拓宽了新版多体系统传递矩阵法及多体系统Riccati传递矩阵法的使用范围，对更加一般的刚—柔耦合多体系统传递矩阵法的发展具有参考意义。

关键词：多体系统传递矩阵法动力学响应 Riccati变换浮动坐标法大运动柔性板

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基于多体系统传递矩阵法的框架—剪力墙结构地震响应分析

基于多体系统传递矩阵法的框架—剪力墙结构地震响应分析

引用

作者：庄玮南京理工大学

学位级别：硕士

框架-剪力墙结构是一种重要的高层建筑结构形式,但现有高层结构地震响应分析方法普遍存在计算效率低的缺陷,另外随着结构振动控制技术的不断发展,对计算速度的要求越来越高,因此,寻求准确、高效的计算方法具有重要的理论价值和现实意义... 详细信息

框架-剪力墙结构是一种重要的高层建筑结构形式,但现有高层结构地震响应分析方法普遍存在计算效率低的缺陷,另外随着结构振动控制技术的不断发展,对计算速度的要求越来越高,因此,寻求准确、高效的计算方法具有重要的理论价值和现实意义。本文基于多体系统传递矩阵法,建立了框架-剪力墙结构的力学模型,推导了模型中单元元件的传递矩阵,针对框架-剪力墙结构这种分叉闭环复杂网络系统,分离楼板刚体多个输出端的状态矢量,并利用连系梁两端状态矢量之间的关系,进行剪力墙单元与框架单元状态矢量间的整体传递,推导得到了框架-剪力墙结构的总传递方程和总传递矩阵的一般形式。选用某十五层框架-剪力墙结构作为工程算例,基于多体系统传递矩阵法,利用MATL AB语言编程,对其分别进行在多遇地震以及罕遇地震作用下的响应分析,并将结果与有限元软件ANSYS建模计算结果进行对比分析,得到如下结论：(1)采用多体系统传递矩阵法与采用ANSYS计算得到的结构基本周期误差为3.72%,采用多体系统传递矩阵法计算耗时约为采用ANSYS计算耗时的1/4。(2)采用多体系统传递矩阵法与采用ANSYS计算得到的结构在三条多遇地震波作用下的响应平均误差为2.89%,采用多体系统传递矩阵法计算耗时约为采用ANSYS计算耗时的1/11。结构在三条罕遇地震波作用下的响应平均误差为2.75%,采用多体系统传递矩阵法计算耗时约为采用ANSYS计算耗时的1/45。(3)根据框架-剪力墙结构算例顶层最大位移地震响应分析结果,建议将剪力墙肢的高厚比控制在11～12左右,保证结构具有较好的延性；提高连梁端部的配筋率,或适当增大连系梁端部的刚域长度,减小结构的侧移；提高框架梁柱的线刚度比,取其值大于0.4,此时结构的延性较好；建议将结构的刚度特征值λ控制在1.5～3.5之间,此时结构的延性较好。

关键词：框架-剪力墙结构地震作用动力响应多体系统传递矩阵法有限元软件ANSYS

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基于多体系统传递矩阵法的典型转子系统动力学分析

基于多体系统传递矩阵法的典型转子系统动力学分析

引用

作者：汪有钰南京理工大学

学位级别：硕士

在航发转子运行过程中振动问题非常突出,影响着飞机的飞行可靠性和安全性,其中转子不平衡带来的不平衡激励是最为典型且不可避免的激励源。因此,在航发转子系统的设计和研发过程中,高低压转子系统的临界转速计算及不平衡振动响应特性分... 详细信息

在航发转子运行过程中振动问题非常突出,影响着飞机的飞行可靠性和安全性,其中转子不平衡带来的不平衡激励是最为典型且不可避免的激励源。因此,在航发转子系统的设计和研发过程中,高低压转子系统的临界转速计算及不平衡振动响应特性分析被视为基本科学问题,相关研究具有重要的工程价值。然而,航空发动机转子系统属于一个高维的复杂刚柔耦合机械系统,其动力学建模非常复杂,从工程实际出发,探讨航发转子系统程式化建模及其响应快速计算具有重要意义。多体系统传递矩阵法是一种多体系统动力学仿真的方法,有以下三个优点:无需建立总体动力学方程,程式化程度高,效率高。本文基于多体系统传递矩阵法分别建立航空发动机双转子系统、分叉转子系统以及刚性支承多跨转子系统的动力学模型,并与整体传递矩阵和经典传递矩阵法计算得到的临界转速进行比较,展现了将多体系统传递矩阵法应用到转子系统的独特优势。通过比较计算结果发现:(1)对于系统建模而言,通过与整体传递矩阵法和解析解进行对比,验证了多体系统传递矩阵法的转子动力学建模的可行性,并进一步发现多体系统传递矩阵法在计算航空发动机双转子系统临界转速时计算精度高。(2)对于典型转子结构而言,分叉转子系统和刚性支承多跨转子系统,传递矩阵法虽然也能计算获得临界转速,但是分叉结构和刚性支承结构一旦发生改变,分叉点的传递矩阵和刚性支承点的传递矩阵需要重新推导,多体系统传递矩阵法建立的频率方程无需重新推导,程序化程度更高。(3)对于动力学响应求解而言,建立了刚性支承多跨转子系统以及双转子系统的不平衡响应动力学模型,计算了分别以低压转子和高压转子为主激励下的临界转速,分析了高低压转子前盘和后盘分别存在不平衡量时的不平衡响应。总之,应用转子动力学和多体系统传递矩阵法等理论,开展复杂转子系统动力学建模、动力学响应分析乃至开发快速仿真软件具有一定的基础理论意义。

关键词：双转子系统振动特性不平衡响应多体系统传递矩阵法

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