基于传递矩阵法的MATLAB主轴临界转速分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目采用传递矩阵法建立转子系统动力学模型，支持多段轴系建模与集中质量/弹性支承分析。可计算临界转速、绘制敏感性曲线，并验证结果的收敛性与准确性，适用于旋转机械设计与故障诊断。

详 情 说 明

基于传递矩阵法的主轴临界转速计算与分析系统

项目介绍

本项目是一个基于传递矩阵法的转子动力学分析与计算系统。系统能够快速建立多段轴系的动力学模型，通过特征值求解算法精确计算转子系统的临界转速特性。该系统可广泛应用于旋转机械（如航空发动机、汽轮机、压缩机等）的设计与故障诊断阶段，为转子的动态特性分析与优化提供关键参数。

功能特性

• 多段轴系建模：支持由多段不同几何与材料属性的轴段组成的复杂转子系统建模。
• 多种元件支持：可灵活添加集中质量、弹性支承、阻尼器等元件，精确模拟实际转子结构。
• 临界转速求解：计算转子系统前N阶临界转速值，并提供对应的模态振型。
• 结果可视化：绘制各阶临界转速对应的模态振型图，直观展示转子振动形态。
• 收敛性验证：提供计算过程的迭代收敛曲线，用于验证数值解的准确性与稳定性。
• 敏感性分析：分析临界转速随支承刚度等关键参数的变化规律，绘制敏感性曲线。

使用方法

1. 准备输入文件：按照指定格式，在输入文件（如input.json或input.xlsx）中定义转子系统参数：

* 轴段参数：各轴段的长度（m）、直径（m）、材料密度（kg/m³）、弹性模量（Pa）。 * 集中质量参数：质量块的位置（m）、质量大小（kg）、转动惯量（kg·m²）。 * 支承参数：支承的位置（m）、支承刚度（N/m）、阻尼系数（N·s/m）。 * 计算设置：临界转速的搜索范围（rpm）、计算精度容差、最大迭代次数。

1. 运行主程序：执行主计算脚本。

1. 获取与分析结果：程序运行完毕后，将在指定输出目录生成包含以下内容的计算结果：

* 文本格式的临界转速列表。 * 各阶临界转速的振型图。 * 迭代收敛性分析图。 * 参数敏感性分析曲线。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：无特殊工具箱要求，核心算法基于MATLAB基础函数库实现。

文件说明

主程序脚本整合了系统的核心计算流程与控制逻辑。其主要功能包括：读取用户定义的转子模型参数与计算设置，根据这些参数构建系统的整体传递矩阵模型。随后，调用特征值求解器在设定的转速范围内进行扫描计算，以确定系统的各阶临界转速。计算完成后，该脚本负责结果的整理与输出，包括生成临界转速列表、绘制模态振型图、分析计算收敛性以及执行参数敏感性分析，最终将图表与数据文件保存至指定目录。