航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型研究.pdf

1、整機振動超標是航空發(fā)動機研制過程中遇到的主要問題，航空發(fā)動機整機振動建模與仿真是預計航空發(fā)動機振動響應、優(yōu)化其設計和裝配、評估其振動狀態(tài)、控制其振動超標的重要手段。然而，由于航空發(fā)動機結構復雜、整機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確地分析航空發(fā)動機整機振動的方法，采用試驗與仿真結合，在轉子有限元模型中，綜合機匣-支承動剛度試驗數(shù)據(jù)，構造航空發(fā)動機整機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)動機整機振動半實物仿真模型建模方式，在研究結構附加動剛度作用形式及子結構綜合法的基礎上，提出了航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型，推導了半實物仿真模型建模方法及整機振動響應計算方法，總結建模流程；
　　（2）利用帶機匣的航空發(fā)動機轉子試驗器對航空發(fā)動機半實物仿真模型進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模型及半實物2D及3D仿真模型；然后，分別計算整機結構頻率響應函數(shù)及

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

4、的整機頻響函數(shù)計算結果與整機實驗結果進行對比，計算與實驗達到了較好的一致性。
　　研究結果表明：整機振動半實物仿真模型考慮了支承間的相互作用關系，將試驗測試得到的機匣-支承數(shù)據(jù)綜合到轉子有限元仿真模型中，避免了復雜的機匣建模過程。實驗和仿真結果表明，轉子試驗器的整機仿真模型和半實物仿真模型對機匣振動響應的計算結果相對誤差在1％以內，而半實物仿真模型的計算效率遠高于整機模型。比較結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