葉盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性研究.pdf

1、本文以發(fā)動機葉盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象，通過理論分析和有限元仿真，分別對集中參數(shù)失諧葉盤系統(tǒng)運動規(guī)律、既定失諧量情況下的葉片排序優(yōu)化、連續(xù)參數(shù)葉片-圓盤-軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性、葉片流-固耦合問題及含裂紋葉片有限元模擬等方面進行了初步地探索和研究。
　　首先，基于集中參數(shù)葉盤系統(tǒng)模型，對于葉盤系統(tǒng)的振動特性進行分析，討論了失諧對于葉盤系統(tǒng)模態(tài)和受迫振動響應(yīng)的影響，得到失諧參數(shù)對葉盤系統(tǒng)模態(tài)及響應(yīng)影響的一般規(guī)律，分析由于失諧而產(chǎn)生的模態(tài)及

2、振動局部化問題。進而，在葉盤轉(zhuǎn)子模型中引入緣板阻尼塊減振器，分析非線性摩擦阻尼影響下的葉盤系統(tǒng)振動特性。同時，與無摩擦阻尼系統(tǒng)進行對比，分析非線性摩擦阻尼的減振效果。
　　另一方面，利用DPSO與TAEA兩種智能優(yōu)化算法分別對無摩擦阻尼與含非線性摩擦阻尼的既定失諧葉片在安裝時如何選擇最佳的葉片排布順序進行優(yōu)化研究，在兼顧降低振幅和平均各葉片振動的情況下，使各葉片分擔(dān)系統(tǒng)整體振動能量，以達到降低疲勞、延長壽命的目的。
　　其次

3、，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提高，因此葉片-盤-軸耦合作用引發(fā)的轉(zhuǎn)子振動問題日益突出，利用模態(tài)綜合法建立了葉片-盤-軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)微分方程，分別分析了剛性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、彈性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和彈性葉片-彈性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型的固有頻率及振型，研究各個連續(xù)參數(shù)葉盤轉(zhuǎn)子模型的固有特性之間的關(guān)系及隨著階次增加的變化情況。
　　于此同時，隨著流-固耦合(Fluid-Structure Interaction，F(xiàn)SI)成為目前很多領(lǐng)域研

4、究的熱點和難點問題，長時間處于氣流場中葉片的流-固耦合問題日益突出。但當采用有限元方法對其求解時，流場與固體場的網(wǎng)格劃分不一致造成界面上節(jié)點不匹配。分別利用響應(yīng)面逼近與克里金插值兩種數(shù)據(jù)擬合方法對于葉片表面溫度及表面壓強進行處理，解決網(wǎng)格不匹配的問題，并且對比分析了兩種方法的擬合精度，得到一種對于此問題更適合的擬合方法。
　　最后，因為葉盤構(gòu)件冶金過程中存在缺陷，同時在加工、使用（如在加載、疲勞或應(yīng)力腐蝕）過程中容易形成宏觀裂紋，