非线性摩擦失谐的叶盘系统振动响应特性研究

摘要

全文以失谐叶盘系统振动局部化导致叶片高周循环疲劳破坏的工程技术问题为研究背景,在分析现有失谐叶盘系统振动局部化基本理论不足的基础上,针对其难点之一非线性摩擦失谐的叶盘系统振动局部化问题进行了系统研究。
　　 针对现有文献建立的含非线性摩擦失谐叶盘系统模型相对简单的情况,根据工程实际中叶盘系统摩擦阻尼件的摩擦机理,建立了更接近实际的非线性摩擦失谐的叶盘系统力学模型,从而能更精确地分析失谐叶盘系统振动响应特性。
　　 基于建立的非线性摩擦失谐的叶盘系统模型,推导出了增量谐波平衡法(Incremental harmonic balance method,IHB法)求解N维失谐叶盘系统振动方程的计算公式和求解步骤,将IHB法和数值延拓法综合运用到失谐叶盘系统振动响应求解中,提出了一种有效追踪强非线性系统幅频响应曲线方法,并验证了其方法运用的有效性。
　　 系统地分析了谐调叶盘系统和单个叶片非线性摩擦失谐的叶盘系统振动响应特性,以及在整个叶盘系统非线性摩擦随机失谐的情况下,叶盘系统非线性摩擦力失谐强度、耦合刚度、粘性阻尼比和摩擦力强度等系统参数对叶盘系统受迫响应的影响规律。
　　 本文的研究结论,在一定程度上完善和发展了失谐叶盘系统振动局部化问题的基本理论,同时对指导设计人员正确设计叶盘系统,研制高性能燃气轮机和发动机提供了一定的理论参考。