航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動半實物仿真模型研究.pdf

1、整機(jī)振動超標(biāo)是航空發(fā)動機(jī)研制過程中遇到的主要問題，航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動建模與仿真是預(yù)計航空發(fā)動機(jī)振動響應(yīng)、優(yōu)化其設(shè)計和裝配、評估其振動狀態(tài)、控制其振動超標(biāo)的重要手段。然而，由于航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整機(jī)振動分析存在仿真建模誤差大、模型計算規(guī)模大、仿真運算速度慢等困難。本文研究了一種快速準(zhǔn)確地分析航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動的方法，采用試驗與仿真結(jié)合，在轉(zhuǎn)子有限元模型中，綜合機(jī)匣-支承動剛度試驗數(shù)據(jù)，構(gòu)造航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動的半實物仿真模型的方法，主要研

2、究工作體現(xiàn)在：
　?。?）討論航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動半實物仿真模型建模方式，在研究結(jié)構(gòu)附加動剛度作用形式及子結(jié)構(gòu)綜合法的基礎(chǔ)上，提出了航空發(fā)動機(jī)整機(jī)振動半實物仿真模型，推導(dǎo)了半實物仿真模型建模方法及整機(jī)振動響應(yīng)計算方法，總結(jié)建模流程；
　?。?）利用帶機(jī)匣的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子試驗器對航空發(fā)動機(jī)半實物仿真模型進(jìn)行了有限元仿真計算驗證。首先，采用軟件分別建立了試驗器整機(jī)模型及半實物2D及3D仿真模型；然后，分別計算整機(jī)結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)函數(shù)及

3、機(jī)匣測點振動響應(yīng)；最后，對整機(jī)模型和半實物仿真模型的計算結(jié)果進(jìn)行比較，兩種模型的仿真計算結(jié)果達(dá)到了完全一致的效果；
　　（3）利用帶機(jī)匣的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子試驗器對航空發(fā)動機(jī)半實物建模方法進(jìn)行了實驗驗證。首先，對帶機(jī)匣的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子試驗器進(jìn)行模態(tài)試驗，測試支承頻率響應(yīng)函數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；然后，建立轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有限元仿真模型并進(jìn)行模型修正；接下來，綜合機(jī)匣-支承結(jié)構(gòu)附加動剛度與轉(zhuǎn)子仿真模型，建立試驗器半實物仿真模型；最后，將半實物仿真模型

4、的整機(jī)頻響函數(shù)計算結(jié)果與整機(jī)實驗結(jié)果進(jìn)行對比，計算與實驗達(dá)到了較好的一致性。
　　研究結(jié)果表明：整機(jī)振動半實物仿真模型考慮了支承間的相互作用關(guān)系，將試驗測試得到的機(jī)匣-支承數(shù)據(jù)綜合到轉(zhuǎn)子有限元仿真模型中，避免了復(fù)雜的機(jī)匣建模過程。實驗和仿真結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子試驗器的整機(jī)仿真模型和半實物仿真模型對機(jī)匣振動響應(yīng)的計算結(jié)果相對誤差在1％以內(nèi)，而半實物仿真模型的計算效率遠(yuǎn)高于整機(jī)模型。比較結(jié)果充分表明了半實物仿真模型可以在保證計算精度的前提下