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复杂时变激励下失谐叶盘瞬态强迫响应分析

航空学报 2021年第9期42卷 310-321页

作者：敬彤臧朝平张涛 Yevgen Pavlovich PETROV 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空发动机集团有限公司中国燃气涡轮研究院成都610500 英国萨塞克斯大学伦敦BN19RH

提出一种高效的失谐叶盘瞬态强迫响应分析方法,不同于传统的数值积分方法,该方法推导出瞬态强迫响应的解析表达式,能更为高效地预测失谐叶盘的瞬态强迫响应。首先,对叶盘的高保真有限元模型进行减缩建模,在精确地描述叶盘结构的动力学... 详细信息

提出一种高效的失谐叶盘瞬态强迫响应分析方法,不同于传统的数值积分方法,该方法推导出瞬态强迫响应的解析表达式,能更为高效地预测失谐叶盘的瞬态强迫响应。首先,对叶盘的高保真有限元模型进行减缩建模,在精确地描述叶盘结构的动力学特性的前提下,极大的减少了模型的自由度数目。其次,模拟加速旋转的涡轮叶盘经过复杂流场时叶片表面上的气动载荷,并建立叶盘固有频率和振型随转速变化的数学函数;通过共振分析确定叶盘共振的转速区间并分析引起共振的激励阶次成分。最后,计算了不同旋转加速度和阻尼下叶盘的瞬态强迫响应,并对叶盘的失谐幅值放大因子进行研究。应用本办法对某86个叶片的涡轮叶盘进行了数值分析,结果表明,相同阻尼水平下,叶盘的瞬态强迫响应幅值随旋转加速度增加而降低,失谐幅值放大因子在瞬态条件下大于稳态条件下,最高可达30%。

关键词：失谐叶盘减缩建模瞬态强迫响应复杂激励变转速

双周期分布式压电分支阻尼对失谐叶盘振动抑制作用分析

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航空动力学报 2017年第3期32卷 666-676页

作者：李琳刘久周李超北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191 北京航空航天大学航空发动机结构强度北京市重点实验室北京100191

将压电分支电路引入失谐叶盘结构,形成机电耦合系统,给出了机电耦合系统动力学方程的推导过程,并从理论上研究了压电分支阻尼对失谐叶盘结构响应放大的抑制效果.通过构造双周期分布式压电分支电路,研究了双周期分布式压电分支阻尼对失... 详细信息

将压电分支电路引入失谐叶盘结构,形成机电耦合系统,给出了机电耦合系统动力学方程的推导过程,并从理论上研究了压电分支阻尼对失谐叶盘结构响应放大的抑制效果.通过构造双周期分布式压电分支电路,研究了双周期分布式压电分支阻尼对失谐叶盘结构的振动抑制效果,并与单周期压电分支电路进行了对比,对比结果显示压电分支阻尼(包括单周期压电分支阻尼以及双周期分布式压电分支阻尼)均能有效降低随机失谐叶盘结构的响应放大,其中双周期机电耦合系统响应放大因子统计分析结果小于1的概率在99.7%以上,基本消除了失谐叶盘结构的响应放大现象.通过合理地设计系统的双周期模式,能够获得比单周期更好的失谐响应放大抑制效果.此外,压电分支阻尼使得随机失谐叶盘结构的失谐"阈值"现象消失,提高了叶盘结构的失谐鲁棒性.

关键词：压电分支阻尼失谐叶盘响应放大振动抑制双周期失谐鲁棒性

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用于失谐叶盘动力学特性分析的减缩计算方法

航空动力学报 2014年第6期29卷 1395-1402页

作者：王培屹李琳北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

提出了一种用于失谐叶盘动力学特性分析的减缩计算方法.该方法采用基于周期对称的谐波平衡法,建立非线性的迭代方程,能够基于单扇区的矩阵求解整个失谐叶盘的强迫响应,且不存在任何截断误差,因而效率高于部件模态综合法但精度并不降低.... 详细信息

提出了一种用于失谐叶盘动力学特性分析的减缩计算方法.该方法采用基于周期对称的谐波平衡法,建立非线性的迭代方程,能够基于单扇区的矩阵求解整个失谐叶盘的强迫响应,且不存在任何截断误差,因而效率高于部件模态综合法但精度并不降低.从周期对称结构理论出发给出了方法原理的数学推导,在此基础上通过一个失谐叶盘有限元模型算例对该方法的效率与精度进行了讨论.结果表明:相较部件模态综合法,周期对称谐波平衡法矩阵维度减小59.5%,计算复杂度减少93.4%,计算时间节省57.4%.

关键词：周期对称谐波平衡失谐叶盘减缩模型块循环矩阵

含裂纹叶片的失谐叶盘对航空发动机振动特性的影响

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航空动力学报 2013年第9期28卷 2076-2082页

作者：张欢朱靖梁恩波滕光蓉中国航空工业集团公司中国燃气涡轮研究院四川江油621700

某型航空发动机装配有含裂纹叶片的失谐叶盘,基于该型发动机的性能试验,对其排气机匣振动数据进行分析,研究叶盘失谐对发动机转子动力学特性的影响.主要对比了叶盘裂纹长度与整机振动特性的关系,证明了裂纹不仅改变整机振动频率的成分组... 详细信息

某型航空发动机装配有含裂纹叶片的失谐叶盘,基于该型发动机的性能试验,对其排气机匣振动数据进行分析,研究叶盘失谐对发动机转子动力学特性的影响.主要对比了叶盘裂纹长度与整机振动特性的关系,证明了裂纹不仅改变整机振动频率的成分组成,同时,主要频率成分的振动幅值也有较大增加.然而,当裂纹长度比小于0.3,整机振动对叶盘失谐并不敏感,这一论断为在发动机试验中及时判断叶片裂纹故障提供支持.

关键词：失谐叶盘裂纹长度裂纹叶片分布振动监测故障诊断

基于高保真有限元模型失谐叶盘受迫响应的统计特性

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航空动力学报 2019年第1期34卷 135-141页

作者：张秉杰臧朝平 PETROV E P 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 苏塞克斯大学工程与设计学院

采用极值理论分析失谐叶盘最大受迫响应的统计特性并应用于某压气机叶盘上。对失谐叶盘进行减缩建模,运用蒙特卡洛方法模拟响应计算,研究不同激励阶次下最大响应放大因子的分布特性。采用极值理论对最大响应放大因子分布进行统计学建模... 详细信息

采用极值理论分析失谐叶盘最大受迫响应的统计特性并应用于某压气机叶盘上。对失谐叶盘进行减缩建模,运用蒙特卡洛方法模拟响应计算,研究不同激励阶次下最大响应放大因子的分布特性。采用极值理论对最大响应放大因子分布进行统计学建模,以极大似然估计方法求解未知参数,进行分布拟合,并采用K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验方法检验各分布函数拟合的好坏程度。对某压气机叶盘进行失谐响应统计特性分析,对比了7种分布函数对最大响应放大因子的拟合效果,结果表明:极值分布、二参数威布尔分布、正态分布、对数正态分布和伽马分布拟合效果较差;常用的三参数威布尔分布不如广义极值分布的拟合效果好。因此,说明广义极值分布更能准确地描述失谐叶盘动力响应的统计特性。

关键词：失谐叶盘最大响应蒙特卡洛统计特性极值理论

基于蚁群算法和模态局部化参数的失谐叶盘减振研究

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东北大学学报（自然科学版） 2010年第11期31卷 1611-1614页

作者：袁惠群杨少明吴震宇张连祥东北大学理学院辽宁沈阳110004 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所辽宁沈阳110015

针对航空发动机叶盘结构由于失谐而引发振动超标事后处理的实际困难,建立了典型叶盘结构集中参数模型,分析了失谐叶片排列顺序对模态局部化的影响,将具有良好优化性能的蚁群优化技术应用到叶片安装位置的优化设计中.仿真结果表明:对于... 详细信息

针对航空发动机叶盘结构由于失谐而引发振动超标事后处理的实际困难,建立了典型叶盘结构集中参数模型,分析了失谐叶片排列顺序对模态局部化的影响,将具有良好优化性能的蚁群优化技术应用到叶片安装位置的优化设计中.仿真结果表明:对于一组既定的失谐叶片,不同的叶片安装顺序能极大影响叶盘系统的固有特性;同时也证明了蚁群算法能够快速、准确地得到使叶盘模态局部化明显改善的叶片排列顺序。

关键词：航空发动机失谐叶盘叶片排列蚁群算法减振

自适应摄动法在失谐叶盘受迫振动分析中的应用

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应用力学学报 2007年第1期24卷 107-110页

作者：王红建贺尔铭余仕侠西北工业大学西安710072

针对自适应摄动法在失谐叶盘受迫振动分析中,选择接近激振力频率的相应模态数目难于控制的问题,基于质量-弹簧模型,提出一种自动选择模态的方法。该方法可根据激振力频率与基系统固有频率集的关系,自动选择最接近激振力频率的相应模态... 详细信息

针对自适应摄动法在失谐叶盘受迫振动分析中,选择接近激振力频率的相应模态数目难于控制的问题,基于质量-弹簧模型,提出一种自动选择模态的方法。该方法可根据激振力频率与基系统固有频率集的关系,自动选择最接近激振力频率的相应模态个数。计算结果显示,对失谐叶盘系统,特别是在弱耦合情况下,该方法比人为选择模态更为可靠,可以使用较少机时,获得较高的求解精度。

关键词：自适应摄动法失谐叶盘受迫振动选择模态

含有非线性摩擦阻尼的失谐叶盘系统受迫响应研究

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机械强度 2007年第4期29卷 532-535页

作者：贺尔铭王红建余仕侠西北工业大学航空学院西安710072

基于谐波平衡法,提出一种可用于分析含有非线性摩擦阻尼叶盘振动响应的多谐波法,对含有非线性干摩擦阻尼的失谐叶盘系统的受迫响应进行仿真计算。研究失谐叶盘系统在不同的耦合强度、失谐程度、粘性阻尼系数、干摩擦强度等系统参数影响... 详细信息

基于谐波平衡法,提出一种可用于分析含有非线性摩擦阻尼叶盘振动响应的多谐波法,对含有非线性干摩擦阻尼的失谐叶盘系统的受迫响应进行仿真计算。研究失谐叶盘系统在不同的耦合强度、失谐程度、粘性阻尼系数、干摩擦强度等系统参数影响下的受迫响应特性。同时对叶片的非线性干摩擦阻尼的散乱失谐和刚度失谐的耦合影响进行研究,总结含有非线性干摩擦阻尼的失谐叶盘系统的受迫响应规律。

关键词：干摩擦失谐叶盘受迫振动非线性谐波平衡法

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失谐叶盘系统避共振可靠度评估方法

航空发动机 2018年第5期44卷 24-30页

作者：李鑫白广忱王鹞玮北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

基于振动设计理论,考虑失谐叶盘系统激振频率和模态频率的相关性,提出了1种航空发动机失谐叶盘系统避共振可靠度的计算方法。通过确定性分析和概率分析说明了失谐会增加叶盘系统避共振难度,并得到叶盘系统模态频率的概率分布特性。在此... 详细信息

基于振动设计理论,考虑失谐叶盘系统激振频率和模态频率的相关性,提出了1种航空发动机失谐叶盘系统避共振可靠度的计算方法。通过确定性分析和概率分析说明了失谐会增加叶盘系统避共振难度,并得到叶盘系统模态频率的概率分布特性。在此基础上,运用所提出方法,拟合得到失谐叶盘系统的避共振可靠度响应面,进而用该响应面计算不同结构谐波系数下失谐叶盘系统避共振可靠度。将计算结果与蒙特卡洛法及未考虑激振频率和模态频率相关性的传统方法的结果进行对比,验证了所提出方法在失谐叶盘系统避共振可靠性分析中的准确性。

关键词：失谐叶盘避共振可靠度概率分析响应面结构谐波系数航空发动机