帶鋸齒冠渦輪葉片振動特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、本文主要目的是研究帶鋸齒冠渦輪葉片的振動特性，分析影響帶鋸齒冠渦輪葉片振動特性的因素及影響規(guī)律，并探索鋸齒冠的優(yōu)化設(shè)計方法，對渦輪葉片鋸齒冠面結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。為渦輪葉片鋸齒冠的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論參考。 為研究鋸齒冠渦輪葉片振動特性，首先采用帶彈簧和質(zhì)量塊的懸臂梁簡化模型來模擬鋸齒冠渦輪葉片，通過分析發(fā)現(xiàn)隨著葉冠質(zhì)量的增加模型的前五階固有頻率會逐漸下降，隨著彈簧支撐剛度的增加模型的固有頻率會逐漸增加，而且各階頻率增加的幅度不相同。

2、其次建立了單葉片、兩葉片和三葉片的鋸齒冠渦輪葉片的有限元分析模型，進行了模態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)激振分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析，研究表明，隨著轉(zhuǎn)速的升高葉片的頻率均會增加但每階頻率增加的幅度并不一樣，鋸齒冠葉片上的響應(yīng)值隨著鋸齒冠工作面上接觸剛度的改變而變化，最大響應(yīng)對應(yīng)的激振頻率也會偏移,存在一個使位移響應(yīng)最小的剛度值；分析了不同阻尼系數(shù)下鋸齒冠的動能衰減特性。同時本文在分析計算模型的基礎(chǔ)上，進行了單葉片和三葉片的試驗?zāi)Ｐ偷哪B(tài)試驗和穩(wěn)態(tài)激振試驗，從

3、試驗上驗證了鋸齒冠的調(diào)頻和減振作用。 在鋸齒冠結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計部分，分析提取了鋸齒冠的主要設(shè)計特征參數(shù)，建立鋸齒冠渦輪葉片的參數(shù)化模型；分析了影響鋸齒冠工作面上應(yīng)力分布的兩個主要的型面參數(shù)預(yù)扭角和工作面偏轉(zhuǎn)角，并以這兩個參數(shù)為變量建立了結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型；利用VC、UG/OPEN API函數(shù)和ANSYS APDL語言將參數(shù)化建模和有限元分析功能封裝在一起；利用多學(xué)科優(yōu)化集成平臺iSIGHT完成對鋸齒冠的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化后的鋸齒冠葉片的