一种裂纹转子刚度系数测量方法技术

本发明专利技术公开一种裂纹转子刚度系数测量方法。围绕裂纹损伤沿轴向布置四个测量位置，在每个测量位置沿周向均匀粘贴四个应变片，并在与转子材料相同的非承载结构上粘贴应变片，用于消除应变片的温度效应。根据梁弯曲情况下应变与曲率半径间的关系，计算转子的弯曲曲率半径，采用三次函数对曲率半径进行拟合，得到转子在裂纹位置处的曲率半径，根据截面弯矩与曲率半径和抗弯刚度的关系，计算裂纹转子的刚度系数，进而可测得转子在不同转动角度下的刚度系数。本发明专利技术可为验证裂纹模型的准确性提供依据，也可为裂纹转子的动力学建模提供有效手段。

A method for measuring the stiffness coefficient of a cracked rotor

The invention discloses a method for measuring the stiffness coefficient of cracked rotor. Four measuring positions are arranged axially around the crack damage, and four strain sheets are uniformly pasted along the circumference at each measuring position, and the strain sheets are pasted on the non load-bearing structure of the same rotor material to eliminate the temperature effect of the strain gauges. According to the relationship between the strain and the radius of curvature under the bending of the beam, the curvature radius of the rotor is calculated and the radius of curvature is fitted by the three function. The curvature radius of the rotor at the crack position is obtained. The stiffness coefficient of the cracked rotor is calculated according to the relationship between the bending moment of the section and the curvature radius and the bending stiffness. The stiffness coefficient of the rotor is measured at different rotation angles. The invention can provide the basis for verifying the accuracy of the crack model, and can also provide an effective means for the dynamic modeling of the cracked rotor.

【技术实现步骤摘要】
一种裂纹转子刚度系数测量方法
本专利技术属于结构动态测试领域，具体涉及一种裂纹转子刚度系数的测量方法。
技术介绍
旋转机械是广泛应用于石化、钢铁、电力、航空航天等国民经济命脉行业的重要装备，这些设备一旦因故障发生非计划停机或重大事故将给社会带来巨大的经济损失与危害。大型旋转机械长期运行在高速、重载、高温、高压、疲劳、腐蚀等复杂恶劣工况下，转子上不可避免会产生疲劳裂纹，裂纹故障也是旋转机械中的常见故障。对于高速运行中的大型旋转机械，如果不能及时发现裂纹故障，轻则影响设备正常功能的发挥，重则会造成机毁人亡的惨剧。在过去几十年中，国内外学者在裂纹转子系统的动力学建模与分析以及裂纹故障诊断方面开展了大量的研究，也取得了丰富的研究成果。开展转子裂纹故障诊断的关键在于建立准确的动力学模型，而建立裂纹转子系统动力学模型的核心在于裂纹故障的准确模拟。当前国内外学者已经发展了大量的裂纹模型，并在此基础上系统性地研究了裂纹对转子系统动态响应及稳定性的影响规律。然而，当前关于转子裂纹问题的实验研究多是通过对比系统的动态响应来间接地验证模型的有效性，缺乏一种直接、有效的裂纹模型实验验证方法。转子裂纹的呼吸效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裂纹转子刚度系数测量方法，其特征在于：在裂纹转子上，沿裂纹转子轴向布置四个轴向测量位置，所述四个轴向测量位置两两分布在转子裂纹的两侧边；在每个轴向测量位置上沿周向均匀分布四个测点，在各测点上粘贴有应变片；在与转子材料相同的非承载结构上粘贴一个温度补偿应变片；在所述裂纹转子上，位于转子裂纹的任一侧沿径向施加一个恒定的静态作用力；测量获得各测点上应变片应变值，利用温度补偿应变片应变值对于各测点应变片应变值进行补偿，获得各测点上消除温度效应后的测点应变值；利用各测点应变值，根据纯弯曲梁的应变与曲率半径的关系，分别计算获得每个轴向测量位置上沿裂纹开口方向和垂直于裂纹开口方向上的曲率半径；采用三次多...

【技术特征摘要】
1.一种裂纹转子刚度系数测量方法，其特征在于：在裂纹转子上，沿裂纹转子轴向布置四个轴向测量位置，所述四个轴向测量位置两两分布在转子裂纹的两侧边；在每个轴向测量位置上沿周向均匀分布四个测点，在各测点上粘贴有应变片；在与转子材料相同的非承载结构上粘贴一个温度补偿应变片；在所述裂纹转子上，位于转子裂纹的任一侧沿径向施加一个恒定的静态作用力；测量获得各测点上应变片应变值，利用温度补偿应变片应变值对于各测点应变片应变值进行补偿，获得各测点上消除温度效应后的测点应变值；利用各测点应变值，根据纯弯曲梁的应变与曲率半径的关系，分别计算获得每个轴向测量位置上沿裂纹开口方向和垂直于裂纹开口方向上的曲率半径；采用三次多项式对四个轴向测量位置在沿裂纹开口方向和垂直于裂纹开口方向上的曲率半径分别进行拟合；利用所述三次多项式计算获得转子裂纹所在的轴向位置处的曲率半径；对于所述裂纹转子进行静力分析，获得转子裂纹所在轴向位置处的弯矩；依据弯矩、曲率半径以及抗弯刚度的关系，计算获得裂纹转子的刚度系数；保持所述静态作用力的大小和方向，转动裂纹转子，获得裂纹转子在转动一周的刚度系数。2.根据权利要求1所述的裂纹转子刚度系数测量方法，其特征在于，所述裂纹转子的刚度系数按如下方法计算获得：步骤1、通过静力测试，分别获得温度补偿应变片应变值εc和各测点应变片应变值，将所述各测点应变片应变值减去所述温度补偿应变片应变值εc，得到消除温度效应后的测点应变值，即：εij为第i个轴向测量位置中第j个应变片所在测点消除温度效应后的测点应变值，为第i个轴向测量位置中第j个应变片应变值，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；步骤2、根据纯弯曲梁的应变与曲率半径的关系，按式(1)计算获得各测点处的曲率半径：ρij为第i个轴向测量位置中第j个应变片所在测点处的曲率半...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，毕传兴，郑昌军，张小正，张永斌，徐亮，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34