叶片组的变参数环板等效建模方法

摘要

复杂转子系统由多级叶盘组成,在利用有限元等方法分析时,需建立十分精细、规模巨大的三维有限元模型,即使利用叶盘的回转对称特性,单扇区的自由度数目依然庞大,计算效率有待进一步提高.为降低转子整体的自由度,可从等效单级叶盘模型出发,针对复杂叶片组部件进行等效建模.等效后的叶片组为变参数各向异性环形板,在保证等效前后模型整体的质量和惯量相等的条件下,通过调节等效环板模型的几何和材料参数,使得主要固有频率和模态具有相似的特征.文章以航空发动机带叶冠的低压涡轮叶盘模型为应用对象,将其精细的三维有限元模型作为初始模型,选择三维实体单元作为等效环板的单元类型,通过理论推导和数值计算得到建立等效模型所需的几何和材料参数,验证了等效方法的可行性和高效性.