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出版者:

作者:Childs, Dara

出品人:

頁數:496

译者:

出版時間:1993-4

價格:1698.00 元

裝幀:

isbn號碼:9780471538400

叢書系列:

圖書標籤:

• Turbomachinery
• Rotordynamics
• Vibration
• Stability
• Balancing
• Bearings
• Shaft
• Dynamics
• Engineering
• Mechanical Engineering

鏇轉機械動力學 一部關於精密工程與現代技術基石的深入探索 鏇轉機械，猶如現代工業跳動的心髒，驅動著從航空航天到能源生産的各個關鍵領域。然而，這些高速運轉的部件背後，潛藏著復雜的動力學挑戰。本書《鏇轉機械動力學》正是為揭示這些挑戰、提供係統性解決方案而精心打造的。它深入剖析瞭鏇轉機械在運行過程中所麵臨的各種動力學現象，並以此為基礎，構建起一個全麵而嚴謹的理論框架。 本書核心內容概覽： 《鏇轉機械動力學》並非一本淺嘗輒止的入門讀物，而是緻力於為工程師、研究人員以及高級工程專業學生提供一個深刻的、能夠應用於實際問題的理論和方法論體係。本書旨在引導讀者理解鏇轉機械的內在動力學行為，掌握分析和預測其穩定性、振動響應的原理，並最終學會如何優化設計以確保其長期可靠運行。 第一部分：基礎理論與模型構建 在深入探討復雜現象之前，本書首先為讀者打下堅實的基礎。 機械係統基礎： 從最基本的自由度概念齣發，逐步引入多自由度係統的動力學方程。重點在於如何將復雜的鏇轉機械係統簡化為可分析的數學模型，包括質量、阻尼和剛度等關鍵參數的提取與錶徵。 連續體動力學： 鏇轉機械中的許多部件，如軸、葉片等，其彈性變形是不可忽略的。本書將深入講解連續體動力學，包括梁理論、闆殼理論等，以及如何將其應用於鏇轉部件的模態分析，理解其固有振動特性。 不平衡、不對中與初始應力： 任何鏇轉機械都無法做到絕對的完美。本書將詳細分析由製造公差、安裝誤差、材料不均勻性等引起的質量不平衡和不對中現象，以及這些因素如何直接導緻係統産生不期望的振動。同時，也會探討鏇轉部件在運行過程中産生的應力（如離心力引起的拉伸應力）對動力學特性的影響。 鏇轉效應： 核心在於“鏇轉”二字。本書將詳盡解析鏇轉對係統動力學特性的深刻影響，包括科氏力、陀螺效應等，這些效應在高速鏇轉時尤為顯著，會改變係統的固有頻率，甚至引發新的振動模式。 第二部分：關鍵動力學現象分析 在搭建好理論骨架後，本書將進入對鏇轉機械動力學核心現象的深度剖析。 不穩定現象： 這是鏇轉機械動力學中最棘手也是最危險的領域之一。 失速（Surging）與喘振（Stall）： 針對軸流式機械（如壓氣機、渦輪），本書將深入研究失速和喘振的發生機理、預測方法以及控製策略。這涉及到流體力學與結構動力學的耦閤作用，是保證這類機械高效穩定運行的關鍵。 顫振（Flutter）： 特彆是在航空發動機葉片等柔性結構中，顫振是一種危險的自激振動，可能導緻災難性損壞。本書將詳細闡述顫振的發生條件，包括氣動彈性耦閤、結構阻尼的消散作用，並介紹預測和避免顫振的工程方法。 盤狀不穩定性（Disk Instability）： 對於高速鏇轉的盤狀結構，可能齣現因摩擦、不對中等原因引起的獨特的不穩定現象，本書將對其進行詳細分析。 共振（Resonance）： 盡管共振看似簡單，但在復雜鏇轉機械中，其錶現形式和影響更為復雜。 固有頻率與工作頻率： 講解如何計算係統的固有頻率，並強調當工作轉速接近固有頻率時，可能引發強烈的共振，導緻過大的振動幅值。 高階共振與耦閤共振： 探討多自由度係統中可能齣現的高階共振以及不同振動模式之間的耦閤共振現象，這需要更精細的分析手段。 不平衡響應（Unbalance Response）： 單平麵與多平麵不平衡： 分彆分析單平麵和多平麵不平衡對係統振動的影響，以及如何通過現場動平衡技術來解決。 轉子係統不平衡響應： 重點分析轉子係統在不平衡激勵下的動力學響應，包括速度幅度、相位變化等，並介紹常用的分析方法（如傅立葉分析）。 不對中響應（Misalignment Response）： 剛性聯軸器與撓性聯軸器不對中： 探討不同類型聯軸器在剛性或撓性不對中情況下的動力學響應，以及其對軸承和密封的影響。 軸承不對中： 分析不對中軸承對轉子係統振動特性和壽命的影響。 第三部分：分析方法與工程應用 理論最終要服務於工程實踐。本書的這一部分將聚焦於實際的分析工具和工程對策。 數值分析方法： 有限元法（FEM）： 介紹如何使用有限元方法建立詳細的轉子模型，進行模態分析、穩態響應分析和瞬態動力學分析。 傳遞矩陣法（Transfer Matrix Method）： 講解這一在轉子動力學分析中廣泛應用的經典方法，尤其適用於分析長軸係統的動力學特性。 有限差分法（FDM）： 介紹其在特定問題中的應用。 穩定性分析： 特徵值分析（Eigenvalue Analysis）： 通過計算係統的特徵值和特徵嚮量，判斷係統的穩定性，識彆可能導緻不穩定的固有頻率和振動模式。 臨界轉速（Critical Speed）： 詳細解釋臨界轉速的概念，為何工作轉速應遠離臨界轉速，以及如何通過改變係統剛度和質量來調整臨界轉速。 阻尼與穩定性： 深入研究阻尼在維持係統穩定性中的關鍵作用，以及負阻尼的産生機理。 軸承動力學： 軸承是鏇轉機械的關鍵支撐部件，其動力學特性直接影響整個係統的性能。 液體動壓軸承： 講解其工作原理、承載能力、剛度和阻尼特性，以及如何將其動力學模型集成到轉子係統中。 滾動軸承： 分析滾動軸承的特性，包括其非綫性效應，以及如何模擬其對轉子動力學的影響。 磁懸浮軸承： 介紹磁懸浮軸承的優勢，以及其在主動振動控製中的應用。 密封與阻尼： 密封件不僅起到隔離作用，其動力學特性也會對鏇轉機械産生顯著影響。 迷宮密封、唇形密封等： 分析不同類型密封的動力學特性，包括其對係統的阻尼和剛度的貢獻。 阻尼襯套與阻尼器： 介紹如何通過在係統內引入額外的阻尼裝置來提高係統的穩定性，抑製振動。 故障診斷與監測： 振動信號分析： 介紹傅立葉變換、小波變換等信號處理技術，以及如何通過分析振動頻譜來識彆潛在的故障，如不平衡、不對中、軸承損壞等。 狀態監測係統（Condition Monitoring Systems）： 講解現代狀態監測係統的組成、工作原理，以及如何利用數據分析進行預測性維護。 設計優化與減振措施： 轉子設計優化： 如何在設計階段就考慮動力學特性，優化轉子形狀、材料選擇，以避免不穩定的發生。 減振與隔振： 介紹在係統設計和安裝中采用的各種減振和隔振技術，以降低對周圍環境的振動影響。 主動控製技術： 介紹利用反饋控製係統來主動抵消振動的先進技術。 誰將受益於本書？ 航空航天工程師： 設計和分析飛機發動機、航天器推進係統中的渦輪和壓氣機。 能源行業工程師： 設計和運行發電廠中的汽輪機、燃氣輪機，以及風力發電機中的轉子係統。 汽車工程師： 分析和優化汽車發動機、傳動係統中的鏇轉部件。 機械工程師： 設計和製造各種高速鏇轉設備，如泵、壓縮機、主軸等。 科研人員： 在鏇轉機械動力學領域進行前沿研究。 工程專業研究生： 深入學習鏇轉機械動力學理論與應用。 本書特色： 嚴謹的數學推導與清晰的物理闡釋相結閤： 既有嚴格的數學公式推導，又不失對物理現象的直觀解釋，使理論更易於理解和應用。 豐富且貼近實際的工程案例： 通過大量的實際工程案例，幫助讀者將理論知識與解決實際問題聯係起來，提升工程實踐能力。 係統性的理論框架： 從基礎理論到復雜現象，再到分析方法和工程應用，構成一個完整、連貫的知識體係。 強調預見性和預防性： 不僅教授如何分析和解決問題，更強調在設計階段就預見潛在的動力學風險，並采取預防措施。 《鏇轉機械動力學》是一部旨在提升讀者在鏇轉機械領域設計、分析和故障排除能力的權威指南。它將幫助您深刻理解這些精密工程的內在運作機製，應對挑戰，創造更高效、更可靠的鏇轉機械係統。

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