[发明专利]转子间碰摩故障下双转子系统动力学仿真模型构建方法

权利要求书

1.一种转子间碰摩故障下双转子系统动力学仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据双转子系统的单元和节点信息建立双转子系统的有限元模型，根据所述有限元模型计算系统每一时刻的动力学相应，从而获取碰摩法向力；

S2、考虑内、外转子的转速差以及转子的涡动速度，计算转子-转子碰摩的摩擦力；

S3、根据牛顿第三定律，计算作用于内、外转子的碰摩力；

S4、考虑转子-转子碰摩，建立双转子系统动力学仿真模型。

2.根据权利要求1所述的一种转子间碰摩故障下双转子系统动力学仿真模型构建方法，其特征在于，根据双转子系统的单元和节点信息建立双转子系统的有限元模型，根据所述有限元模型计算系统每一时刻的动力学相应，从而获取碰摩法向力，包括：

S1.1、通过所述有限元模型根据转子的涡动位移，确定碰摩法向力的方向向量，包括根据以下公式计算内转子某一时刻的碰摩法向力的反方向向量为：

n＝[x₀-x₁,y₀-y₁]

其中，n表示碰摩法向力的反方向向量，(x₀，y₀)表示内转子中心点坐标，(x₁，y₁)表示外转子中心点坐标；

S1.2、根据所述碰摩法向力的反方向向量，通过向量的单位化方法，得出单位向量为：

其中，n_e表示第一单位向量，n表示碰摩法向力的反方向向量；

S1.3、根据转子的涡动位移，通过两点距离公式求解内、外转子之间的距离，包括根据以下公式计算法向相对侵入量：

其中，δ表示法向相对侵入量，(x₀，y₀)表示内转子中心点坐标，(x₁，y₁)表示外转子中心点坐标，σ表示内、外转子间的间隙值；

S1.4、根据所述单位方向向量和所述法向相对侵入量，根据线性碰摩模型，得出碰摩法向力向量为：

其中，F_N表示碰摩法向力向量，k_r表示内、外转子之间的接触刚度，δ表示法向相对侵入量，n_e表示第一单位向量。

3.根据权利要求2所述的一种转子间碰摩故障下双转子系统动力学仿真模型构建方法，其特征在于，根据双转子系统的单元和节点信息建立双转子系统的有限元模型，根据所述有限元模型计算系统每一时刻的动力学相应，从而获取碰摩法向力，还包括：

S1.5、获取所述碰摩法向力向量在x轴和y轴的投影作为碰摩法向力：

其中，F_Nx表示碰摩法向力向量在x轴的投影，F_Ny表示碰摩法向力向量在y轴的投影，F_N(1,1)表示向量F_N的第一个分量；F_N(1,2)表示向量F_N的第二个分量。

4.根据权利要求1所述的一种转子间碰摩故障下双转子系统动力学仿真模型构建方法，其特征在于，考虑内、外转子的转速差以及转子的涡动速度，计算转子-转子碰摩摩擦力，包括：

S2.1、根据双转子系统内转子速度、外转子速度以及涡动速度计算内转子相对于外转子的速度向量；

S2.2、将内转子相对于外转子的速度向量向垂直于碰摩法向力的方向投影，可得投影后的单位向量为：

其中，v_e'表示相对速度v_i-o在摩擦力方向的投影向量，v_e表示第二单位向量，v_i-o表示内转子相对于外转子的速度向量，n_e表示第一单位向量；

S2.3、根据库仑摩擦理论，可得碰摩摩擦力为：

F_f＝-v_e·μ·F_N

其中，F_f表示碰摩摩擦力向量，v_e表示第二单位向量，μ表示转子之间的摩擦系数，F_N表示碰摩法向力向量的模长。