干摩擦叶片耦合振动的共振响应研究

摘要

叶片是汽轮机的心脏,它的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电站的安全. 汽轮机在运行中,叶片因汽流激振力的作用而产生强迫振动,其中动应力过大是导致叶片损坏的主要原因.为了降低叶片的动应力,越来越多地采用带有阻尼围带或凸肩的叶片结构,即阻尼叶片.阻尼叶片通过围带或凸肩的相互干摩擦来消耗叶片能量,起到减振的作用.本文对干摩擦阻尼叶片耦合振动的周期响应及其特性进行分析研究,主要工作分为以下几个方面: 第一部分:叶片阻尼机理和激振力的介绍综述了有关汽轮机叶片工作的各种阻尼机理和激振力,较详细地描述了摩擦面力学行为,并确定了本文计算分析所需的摩擦力模型和叶片运动方程. 第二部分:叶片单自由度模型分析根据叶片系统中摩擦力的分段线性的特点,利用傅立叶级数法把其展开为光滑曲线,建立叶片振动系统的单自由度模型.然后利用平均法求解叶片的运动方程,分析各个主要系统参数对频响曲线的影响规律. 第三部分:叶片弯扭耦合模型分析建立叶片弯曲转轴扭转耦合情况下的运动方程,利用平均法求解平均方程,然后利用数值法分别求解在稳态和非稳态情况下的振动响应.分别针对两种不同叶片弯曲和转轴扭转固有频率比值的情况,分析了各个主要系统参数对频响曲线的影响规律. 本文研究得出,增加叶片的界面摩擦阻尼是一种非常有效的叶片减振方法。 本文对阻尼器接触端正压力、汽流激振力、摩擦界面的剪切刚度、摩擦系数等参数对叶片动力特性的影响进行了理论、计算和设计应用的研究.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本课题的工程背景和选题意义

1.2国内外阻尼叶片的研究发展状况

1.3本文工作内容和安排

第二章阻尼叶片机理及摩擦模型的建立

2.1概述

2.2摩擦面力学行为的描述

2.3摩擦力数学模型的建立

2.4激励力分析

2.5非线性问题的解析和数值计算方法

2.6本章小结

第三章单自由度模型分析

3.1前言

3.2阻尼叶片模型分析

3.3平均法解方程

3.4本章小结

第四章弯扭耦合模型的平均法分析

4.1前言

4.2弯扭耦合模型的建立及理论分析

4.3平均法解方程

4.4本章小结

第五章弯扭耦合振动的稳态和非稳态数值计算

5.1前言

5.2弯扭耦合模型的建立及理论分析

5.3稳态周期振动响应

5.4非稳态振动响应

5.5本章小结

第六章全文总结

参考文献

作者攻读硕士期间发表论文及科研情况

致谢