MATLAB中基于传递矩阵法的转子动力学固有频率特性分析系统

资 源 简 介

此MATLAB项目利用传递矩阵法（Transfer Matrix Method）对多段轴-盘结构的转子系统进行横向振动建模与仿真分析，支持用户自定义结构参数，高效计算系统的固有频率与临界转速特性。

详 情 说 明

基于传递矩阵法的大转子系统固有频率特性分析系统

项目介绍

本项目采用传递矩阵法（Transfer Matrix Method, TMM）对大转子系统的横向振动进行建模仿真，能够针对包含多个轴段与集中质量盘的复杂转子结构进行固有频率与临界转速的计算分析。系统允许用户自定义材料的物理参数、几何参数以及支承方式，可高效求解前N阶固有频率及对应的振型特征，为转子动力学设计与稳定性分析提供数据支持。

功能特性

• 核心建模方法：基于传递矩阵法，实现对大转子系统的横向振动精确建模。
• 复杂结构支持：可处理包含多个轴段、集中质量盘以及弹性支承的复杂转子结构。
• 参数自定义：支持用户灵活定义材料密度、弹性模量、几何尺寸、支承刚度与阻尼等参数。
• 高效求解能力：计算系统前N阶固有频率与临界转速，并提供对应的振型数据。
• 稳定性分析：若包含阻尼参数，可进行模态阻尼比计算与稳定性判断。
• 结果可视化：生成振型示意图、坎贝尔图（Campbell Diagram）等直观的图形化输出。

使用方法

1. 准备输入参数：根据实际转子系统的结构，整理或设置以下参数。

* 转子几何参数：各轴段的长度（m）、直径或半径（m）。 * 材料参数：材料密度ρ (kg/m³)、弹性模量E (Pa)。 * 质量盘参数：集中质量(kg)、转动惯量(kg·m²)及其安装位置。 * 支承条件：支承位置、支承刚度(N/m)及阻尼系数（可选）。 * 求解选项：需要计算的模态阶数、计算精度等设置。

1. 运行分析程序：执行主分析脚本，系统将自动完成模型构建、传递矩阵组装、特征值求解及后处理全过程。

1. 获取与分析结果：程序运行结束后，在命令行窗口或指定输出文件中查看以下结果。

* 固有频率列表：前N阶固有频率（Hz）。 * 临界转速列表：对应各阶临界转速（rpm）。 * 振型数据：各阶振型在各节点处的振动幅值与相位信息。 * 可视化图表：查看生成的振型图和坎贝尔图，用于直观分析系统动力学特性。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS。
• 软件环境：MATLAB（建议R2016a或更高版本）。

文件说明

main.m文件作为项目的核心入口与调度中心，综合实现了系统的主要功能。其功能包括：读取用户定义的转子系统模型参数，依据传递矩阵理论构建系统的整体动力学模型，通过数值方法求解该模型的特征值与特征向量以获取系统的固有频率与振型，并将计算得到的特征值转换为临界转速。最后，该文件还对结果数据进行处理，以清晰的形式在屏幕上输出关键结果，并根据需要调用相关的绘图函数生成振型示意图等图形化结果，完成整个分析流程。