基于非接触式测量的旋转叶片动应变重构方法

作     者：敖春燕 乔百杰 刘美茹 孙瑜 陈雪峰 AO Chunyan;QIAO Baijie;LIU Meiru;SUN Yu;CHEN Xuefeng

作者机构：西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710061 中国航空发动机有限公司四川燃气涡轮研究院成都610500 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2020年第35卷第3期

页      面：569-580页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金(51705397,91860127) 航空动力基金(6141B090569) 装备预研基金(61400040303) 

主　　题：旋转叶片 动应变重构 非接触式测量 响应传递比 模态振型 

摘      要：基于叶端定时非接触式测量和振动响应传递比的概念,开展高速旋转叶片动应变重构方法的研究。在频域内推导了叶片任意测点位移与任意测点动应变的传递比,给出了单模态共振下响应传递比关于位移和应变模态振型的解析表达式;建立旋转叶片的三维(3D)有限元模型,开展考虑旋转预应力效应的叶片模态分析,提取位移和应变模态振型,获得任意转速下叶端位移与叶根关键点动应变的传递比。开展高速旋转叶片叶端定时非接触式测量实验,采用周向傅里叶算法对叶端定时信号进行处理,获得叶片在不同转速单模态共振下的叶端位移,结合响应传递比,重构5个旋转叶片的关键点动应变。结果表明:旋转叶片在9000 r/min和13000 r/min转速下发生1阶共振时,与应变片实测结果相比,叶根处应力最大点、次大点和边缘点3个关键点的动应变平均重构误差均小于15%,验证了旋转叶片动应变重构方法的有效性。