[发明专利]利用等效梁单元建模的阶梯转子动力学分析方法

权利要求书

1.一种利用等效梁单元建模的阶梯转子动力学分析方法，其特征在于，包括：

针对阶梯转子，获取各采样点处的弯矩与挠度；

根据所述弯矩与挠度，确定所述阶梯转子于各采样点处对应的实际弯曲刚度；

建立基于梁单元的所述阶梯转子的第一有限元模型，其中，根据所述阶梯转子于各阶梯处的阶梯类型，将所述第一有限元模型对应于所述阶梯处的梁单元设置为等效梁单元；

利用所述阶梯转子的第一尺寸参数和所述实际弯曲刚度，确定所述第一有限元模型中所述等效梁单元的第二尺寸参数的最优值；

确定所述第一有限元模型位于非阶梯处的普通梁单元；

根据所述第一有限元模型各阶梯处和各非阶梯处对应的所述等效梁单元和所述普通梁单元，确定所述第一有限元模型的系统刚度矩阵；

利用所述系统刚度矩阵，在所述第一有限元模型上对所述阶梯转子进行动力学分析。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对阶梯转子，获取各采样点处的弯矩与挠度，包括：

根据阶梯转子的第一尺寸参数和材料属性参数，得到以实体单元构建的所述阶梯转子的第二有限元模型，确定并获取所述第二有限元模型上各采样点对应的弯矩和挠度，所述第二有限元模型具有与所述阶梯转子相同的所述第一尺寸参数和所述材料属性参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述阶梯转子的第一尺寸参数和所述实际弯曲刚度，确定所述第一有限元模型中所述等效梁单元的第二尺寸参数的最优值，包括：

针对各所述阶梯类型对应的所述等效梁单元，建立所述第一尺寸参数、所述第二尺寸参数和等效弯曲刚度之间的关联关系；

建立所述实际弯曲刚度和所述等效弯曲刚度之间的约束条件；

基于所述约束条件和所述关联关系，确定所述等效梁单元的所述第二尺寸参数的最优值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述约束条件反映所述实际弯曲刚度与等效弯曲刚度之间的误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述阶梯类型，包括独立阶梯和圆盘阶梯；

所述等效梁单元，包括锥形单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述锥形单元的第二尺寸参数，包括所述锥形单元的长度与锥角；

所述阶梯转子的第一尺寸参数，包括所述阶梯转子位于所述独立阶梯处两端的横截面直径，还包括所述圆盘阶梯的轴径和圆盘厚度。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述约束条件，包括最小化均方误差、积分条件与求和条件。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述动力学分析，包括根据所述第一有限元模型的系统刚度矩阵求解阶梯转子的运动方程，得到所述第一有限元模型的转子特征，继而确定基于所述第一有限元模型的所述阶梯转子的不平衡响应；

所述转子特征，包括临界转速和振型。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现权利要求1至8中任意一项所述的方法。

10.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至8中任意一项所述的方法。

11.一种利用等效梁单元建模的阶梯转子动力学分析装置，其特征在于，包括：

阶梯转子参数获取模块，用于针对阶梯转子，获取各采样点处的弯矩与挠度；

实际弯曲刚度确定模块，用于根据所述弯矩与挠度，确定所述阶梯转子于各采样点处对应的实际弯曲刚度；

等效梁单元设置模块，用于建立基于梁单元的所述阶梯转子的第一有限元模型，其中，根据所述阶梯转子于各阶梯处的阶梯类型，将所述第一有限元模型对应于所述阶梯处的梁单元设置为等效梁单元；

等效梁单元确定模块，用于利用所述阶梯转子的第一尺寸参数和所述实际弯曲刚度，确定所述第一有限元模型中所述等效梁单元的第二尺寸参数的最优值；

普通梁单元确定模块，用于确定所述第一有限元模型位于非阶梯处的普通梁单元；

系统刚度矩阵确定模块，用于根据所述第一有限元模型各阶梯处和各非阶梯处对应的所述等效梁单元和所述普通梁单元，确定所述第一有限元模型的系统刚度矩阵；

转子动力学分析模块，用于利用所述系统刚度矩阵，在所述第一有限元模型上对所述阶梯转子进行动力学分析。