带冠叶盘干摩擦阻尼减振特性研究

摘要

随着航空工业的发展，对发动机推重比等性能的要求越来越高。因此，发动机的涡轮前温度也越来越高，对涡轮的材料、结构等的设计需求更加重要。涡轮叶片在高温高压气流中，产生的振动易导致结构疲劳和断裂。叶片的振动可以通过干摩擦阻尼结构来抑制，叶冠、凸肩、缘板等结构不但简单有效，而且效果显著。深入研究叶片及叶盘结构的振动特性，研究叶冠干摩擦阻尼结构在降低叶片共振幅值，改变叶片共振频率方面的规律，具有极其重要的理论意义和实际意义。本文运用有限元的方法，建立三维B-B(Blade to Blade)干摩擦模型，同时编制叶盘结构的振动响应分析程序。运用程序对不同叶盘结构进行理论计算，分析不同参数对带冠叶盘结构振动特性的影响规律。研究了新的干摩擦模型下，带冠叶片组及叶盘整体系统的减振特性。
　　本研究主要内容包括：⑴在三维整体-局部统一滑动模型的基础上，将干摩擦阻尼模型从B-G(Blade to Ground)模型拓展到B-B(Blade to Blade)模型。⑵将干摩擦阻尼等效为平方阻尼，引入非线性因素，并推导了运用此方案时的新的等效刚度和等效阻尼，将其应用到振动响应分析程序中。⑶利用ANSYS软件的谐响应分析功能，结合VC++和APDL语言，编写了对应于不同叶片、叶盘的振动响应分析程序。对平行冠叶片组、锯齿冠叶片组及锯齿冠叶盘扇区进行算例分析，分析其干摩擦阻尼减振特性。⑷改进了实验方案，运用激光测振的方法，对45°锯齿冠叶片进行了减振实验，提高了振动响应的测量精度，并获得了45°锯齿冠叶片的干摩擦阻尼减振特性，为理论计算准备了参考依据。⑸建立了锯齿冠叶盘系统的有限元模型，应用了循环对称的求解方法，同时编写了基于这种方法的振动响应分析程序，对45°锯齿冠叶盘系统进行了减振特性分析。

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2 国内外研究发展状况

1.3本文研究内容

第二章 干摩擦阻尼减振机理研究

2.1引言

2.2接触面摩擦模型

2.3B-B干摩擦阻尼模型的求解

2.4本章小结

第三章 带冠叶片组减振特性分析

3.1有限元软件介绍

3.2非线性的求解方法介绍

3.3 30°平行冠叶片组减振特性分析

3.4 45°锯齿冠叶片组减振特性分析

3.5本章小结

第四章 带锯齿冠叶片组阻尼减振特性实验及分析

4.1带锯齿冠叶片组阻尼减振特性实验

4.2实验数据结果及分析

4.3实验结果与计算结果对比分析

4.4本章小结

第五章 带锯齿冠叶盘减振特性分析

5.1带锯齿冠叶盘扇区减振特性分析

5.2带锯齿冠叶盘系统减振特性分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文研究内容总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文