[发明专利]一种滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法

权利要求书

1.一种滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立滚动轴承-转子系统的有限元模型；

S2、对所述滚动轴承-转子系统的有限元模型中的各部件建立连接关系、施加约束条件；

S3、建立所述滚动轴承-转子系统各部件的子结构，并采用模态综合法对所述有限元模型进行缩减；

S4、获取所述滚动轴承-转子系统的刚度矩阵K、质量矩阵M和阻尼矩阵C，建立滚动轴承-转子系统动力学模型；

S5、采用Newmark-β数值迭代方法，对所述轴承-转子系统进行瞬态分析并求解。

2.如权利要求1所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述有限元模型包括线性模型和非线性模型，所述线性模型为所述滚动轴承-转子系统整体模型，所述非线性模型在所述线性模型建立完成之后导入。

3.如权利要求2所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述线性模型利用ANSYS软件的APDL功能建立梁单元和弹簧单元模型，并采用质量单元施加约束条件。

4.如权利要求3所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述线性模型包括转轴、中衬套和外壳体结构；采用BEAM188梁单元模拟所述转轴、所述中衬套和所述外壳体结构。

5.如权利要求3所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述线性模型包括转轴、中衬套和外壳体结构；采用COMBI214弹簧单元模拟所述转轴、所述中衬套、所述外壳体之间的连接关系。

6.如权利要求3所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述线性模型包括转轴、中衬套和外壳体结构；采用MASS21质量单元对所述外壳体六个自由度的全约束。

7.如权利要求2所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，非线性模型利用ANSYS软件的APDL功能建立梁单元和弹簧单元模型，并结合Hertz接触模型。

8.如权利要求1所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，S4中获取所述滚动轴承-转子系统的刚度矩阵K、质量矩阵M和阻尼矩阵C包括：

S4.1、利用ANSYS的HBMAT命令导出缩减模型格式为Harell-Boeing刚度矩阵K、质量矩阵M，所述阻尼矩阵C采用瑞利阻尼。

9.如权利要求1所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，S4中获取所述滚动轴承-转子系统的刚度矩阵K、质量矩阵M和阻尼矩阵C包括：

S4.2将格式为Harell-Boeing刚度矩阵K、质量矩阵M先转化为Matrix Market格式，再由Matrix Market格式转换为全矩阵形式。

10.如权利要求1所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，所述滚动轴承-转子系统动力学模型为：

其中，M、C、K分别为所述滚动轴承-转子系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，分别为所述滚动轴承-转子系统的加速度、速度和位移振动响应，F_u为不平衡力、F_b为非线性力、F_r表示径向载荷。

11.如权利要求1所述的滚动轴承-转子系统的瞬态响应分析方法，其特征在于，根据采用Newmark-β数值迭代方法的求解结果应用到至少为不对中、松动、碰摩、裂纹和失谐其中之一的故障分析。