计算叶片力学特性的三维8节点非协调有限单元法

摘要

针对叶片结构几何形状复杂的特点 ,建立了能进行叶片力学特性分析的三维 8节点非协调有限单元模型。该模型采用了几何非线性和线弹性模式 ,来考虑叶片径向刚度远大于弯曲刚度而引起的在不同转速下初应力对叶片的作用 ,能够正确反映叶片的弯曲和扭转耦合振动模态、叶片组的切向和轴向振动模态以及它的应力状态。根据质量等效和力等效的原理 ,导出了在非协调单元中计算单元变形能时 ,记入附加的内部自由度 ,而计算单元的动能、体积力、表面力、以及阻尼力所做的虚功时 ,不记入附加的内部自由度 ,这是不同于目前一些文献中的提法。最后 ,通过实例计算验证了该模型的正确性。