考慮阻尼的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的振動分析.pdf

1、葉片結(jié)構(gòu)在活塞發(fā)動機(jī)作為動力裝置的時代，就已經(jīng)被運(yùn)用到飛機(jī)上，如飛機(jī)前端的螺旋槳葉片。飛機(jī)飛行速度的提高，受到螺旋槳葉片效率的制約，研究人員必須尋找新的動力裝置，1913年，法國工程師雷恩羅蘭獲得第一個噴氣發(fā)動機(jī)專利，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，動力裝置由間接反作用力推進(jìn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯臃醋饔昧ν七M(jìn)系統(tǒng)，葉片除了作為螺旋槳結(jié)構(gòu)，如直升飛機(jī)頂部的螺旋槳、小型飛機(jī)機(jī)翼上或者前部的螺旋槳等，更被直接運(yùn)用發(fā)動機(jī)中。發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的“心臟”一直是航空領(lǐng)域

2、最為重要的研究課題之一，隨著新型飛機(jī)的研制，飛機(jī)的飛行速度越來越快，對發(fā)動機(jī)性能的要求越來越高。為了滿足發(fā)動機(jī)的要求，研究人員采用了將發(fā)動機(jī)葉片設(shè)計(jì)為空間曲面形狀以及設(shè)計(jì)葉片冷卻通道等諸多方法，但這些使得葉片變?yōu)橐粋€非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，葉片的振動問題在理論上難以得到精確的結(jié)果。文章在前人研究的理論基礎(chǔ)上，將葉片簡化為懸臂薄板模型，運(yùn)用Galerkin方法、多尺度方法以及mathematic軟件，對葉片進(jìn)行分析得到解析結(jié)果，同時采用大型有限元

3、計(jì)算軟件ANSYS對葉片進(jìn)行有限元分析。得到的解析結(jié)果和有限元分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，三者較為符合，對發(fā)動機(jī)葉片的設(shè)計(jì)和研發(fā)具有一定的參考價值。
　　 文章以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片為例，對葉片的振動問題進(jìn)行了研究，共分為五個部分。第一章簡要介紹了課題提出的背景、航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展歷程以及發(fā)動機(jī)葉片的研究理論、技術(shù)手段等，第二章對本文涉及到的理論知識做了概括性的闡述，主要包括有限元基礎(chǔ)理論、伽遼金方法以及ANSYS有限元軟件等。第三章對單個

4、葉片的線性振動進(jìn)行了分析，理論分析上將葉片簡化為懸臂薄板模型，分別分析了無阻尼和考慮阻尼兩種情況下的振動問題，考慮了葉片的長寬比以及阻尼參數(shù)對葉片振動的影響;運(yùn)用ANSYS有限元軟件對三種材質(zhì)葉片的實(shí)際模型進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析，得到葉片振動的各階固有頻率、振型及響應(yīng)圖，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合。第四章對發(fā)動機(jī)葉片在簡諧載荷作用下的有阻尼非線性振動進(jìn)行了理論分析，與線性情況比較，得到葉片非線性振動的一些特性。第五章介紹了利用20節(jié)點(diǎn)的三維立