考慮振動--沖擊--摩擦的葉片動力學(xué)特性研究.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)屬于高速葉輪機(jī)械，是復(fù)雜旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的代表。在實(shí)際使用中其故障種類非常繁多，但主要體現(xiàn)為振動故障。發(fā)動機(jī)的整機(jī)振動屬于多部件，多層次的振動耦合問題，有效的抑制發(fā)動機(jī)的振動是衡量其整體性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。葉片作為發(fā)動機(jī)的核心部件，其性能直接影響著發(fā)動機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，葉片的故障占發(fā)動機(jī)振動故障的70％以上。尤其是在新機(jī)研制階段，葉片故障更是屢見不鮮。如由于振動量過大，導(dǎo)致葉片發(fā)生疲勞斷裂;由于轉(zhuǎn)子的不平衡不對中或是

2、機(jī)匣的熱變形等，導(dǎo)致葉片葉尖與機(jī)匣之間發(fā)生接觸碰撞以致葉片發(fā)生斷裂，甚者造成將外部機(jī)匣打穿等重大事故，無疑這將給國家?guī)順O大的損失。
　　本文主要研究的是考慮振動、沖擊和摩擦等因素，對發(fā)動機(jī)葉片的動力學(xué)特性的影響。首先，基于連續(xù)體的解析模型定性的分析了葉片動頻、靜頻與轉(zhuǎn)頻之間以及動頻系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式;基于Euler-Bernoulli梁單元理論的有限元模型，推導(dǎo)了離心剛化效應(yīng)產(chǎn)生的離心剛度矩陣;基于ANSYS的Timoshenko

3、梁有限元模型等三種模型，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算的方法研究了旋轉(zhuǎn)態(tài)下葉片的固有頻率特性。
　　然后，將單個(gè)帶冠葉片簡化為旋轉(zhuǎn)態(tài)下的懸臂梁模型，采用解析和有限元兩種方法，研究了考慮葉冠冠間碰撞摩擦的葉片動力學(xué)特性;詮釋了葉冠間通過碰撞摩擦耗散振動能量以達(dá)到葉片減振的機(jī)理;并將影響葉冠振動特性的主要參數(shù)，如發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、冠間初始間隙以及冠間接觸彈性剛度等引入模型，通過改變參數(shù)的數(shù)值，研究干摩擦阻尼的減振效果。
　　最后，針對葉盤系統(tǒng)葉尖與機(jī)