旋轉葉片的動態(tài)特性與局部振動響應研究.pdf

1、葉片作為燃氣輪機的核心零部件，有著高溫高壓高轉速等嚴峻的工作特點，承受著各種類型的復雜載荷工況，長期以來一直是研究人員關注的重點。近年來，新型材料的應用使得葉片的強度不斷提升，現(xiàn)在單純由于材料強度不足、葉片過載斷裂在實際使用過程中很少遇到。據統(tǒng)計，疲勞斷裂失效是燃氣輪機葉片中最常見的一類失效模式，約占整個葉片失效的80％。由外激勵和自激引起的葉片高頻振動被認為是引起葉片疲勞損傷的主要因素之一，而振動能量在葉片各處的分布不同造成葉片疲勞損

2、傷的位置各不相同。
　　本文圍繞旋轉葉片這一研究對象在結構振動領域的局部化振動特性展開綜合分析，具體歸納為以下幾個方面:
　　(1)對國內外葉片振動相關領域的研究現(xiàn)狀作了綜合性評述，分析了當前旋轉葉片模型的建立和動態(tài)響應的計算方法。建立了8節(jié)點三維等參元，并研究了其模態(tài)和響應的求解方法。深化振動局部化概念，指出不僅葉盤失諧造成振動能量向系統(tǒng)中的某些葉片集中，外激勵的影響同樣也會造成振動能量在單一葉片上的分布不均。
　　

3、(2)分析葉盤結構的動態(tài)特性，研究隨機失諧量、軸彎曲對葉盤結構動態(tài)特性的影響。使用葉盤模態(tài)分布圖、模態(tài)分離度等方式描述其影響。
　　(3)對葉片進行模態(tài)分析，繪制了旋轉葉片的Campbell圖。隨后分析了幾種可能引起葉片局部振動的外激勵:碰摩激勵、氣流激勵和基礎載荷激勵。對幾種外激勵分別建立載荷模型，針對不同載荷提出不同的加載與分析方法，研究了幾種載荷作用下葉片的動態(tài)響應，使用曲線插值、曲線擬合、傅立葉級數(shù)展開等方法對響應作波形分