失谐叶盘结构振动模态局部化研究

《失谐叶盘结构振动模态局部化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第40卷第3期2014年6月航空发动机AeroengineV01．40No．3Jun．2014失谐叶盘结构振动模态局部化研究邵帅，周柏卓，王相平(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：针对失谐叶盘结构振动特性和模态局部化特性，分别利用有限元法和子结构模态综合法进行分析。对具有12个叶片模拟叶盘结构的振动特性和振动模态局部化特性进行研究，包括失谐形式对模态局部化的影响和模态密度对失谐敏感性的影响，并利用应变能和模态局部化因子的概念对模态局部化现象进行定量描述。研究表明：子结构模态综合法能满足叶盘结构振动模态特性的计算精度要求，并能节省大量的计算时间：失谐形式和模态

2、密度对模态局部化程度有显著影响。关键词：振动特性；振动局部化；失谐叶盘结构；模态密度；模态综合法中图分类号：V231．92文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．03．012InvestigationofVibrationModeLocalizationofMistunedBladed——diskAssembliesSHAOShuai，ZHOUBai—zhuo，WANGXiang—pmg(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstrac

3、t：Thevibrationcharacteristicsandthelocalizationcharacteristicsofamistunedbladed-diskwereanalyzedbyFEMandsubstructurecomponentmodesynthesis．Thevibrationcharacteristicsandthelocalizationcharacteristicsoftheanalogbladed-diskmodelwithtwelvebladeswereinvestigated．includingtheeffectofmistuningform

4、onvibrationlocalizationandtheeffectofmodedensityonmistuningsensitivityofamistunedbladed-disk．ThephenomenonofvibrationlocalizationWaSquantitativelydescribedwiththeconceptsofstrainenergyandlocalizationfactor．Theresultsshowthatthesubstructurecomponentmodesynthesisnoto,aysatisfiestheprecisionbut

5、alsosavescomputingtime．Themistuningformandmodedensityhavesignificantinfluenceonvibrationlocalization．Keywords：vibrationcharacteristics；vibrationlocalization；mistunedbladed—diskaSsemblies；modedensity；componentmodesynthesis0引言叶盘结构理论上是周期对称的，但由于制造公差、材料以及非均匀磨损等因素，导致实际叶片不能完全相同，即叶片失谐。失谐可以导致叶盘振动局部化，

6、使少数叶片振幅远远大于其他叶片，可能导致高周疲劳破坏。叶盘结构的振动局部化问题自Ewins[-1等研究发现以来，一直吸引着国内外学者的关注。Krusehe和PierreUJ研究了失谐叶盘结构的振动特性及规律。由于失谐叶盘结构整体建模复杂，计算规模庞大，因此逐渐衍生了多种减缩建模的理论和方法。自20世纪60年代Hurty[31等首先提出了模态综合的概念之后，很多学者相继对模态综合法进行了研究。模态综合法通过截去高阶模态，缩减系统自由度，从而大大降低了计算量和计算时间。张锦等闲研究了失谐叶盘振动特性分析的不同减缩模型。本文利用通用有限元法和子结构模态综合法，基于有限元软件ANSYS

7、对模拟叶盘结构进行固有振动特性分析。在对谐调叶盘结构振动特性分析的基础上，得到一些失谐叶盘结构振动模态的特点，对失谐叶盘结构振动模态局部化进行定量分析，并通过计算验证采用子结构模态综合法进行求解，能够在满足计算精度要求的基础上降低计算规模，缩短计算时间。收稿日期：2012—12一11基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：邵帅(1987)，女，在读硕士研究生，研究方向为航空发动机强度与振动：E—mail：593556568@qq．coin。贰甩格式：邵帅．固柏卓．王相平．失谐时盘结构振动