航空发动机机匣结构模型修正中误差源识别方法研究

发布时间：2017-11-27 11:28

  本文关键词：航空发动机机匣结构模型修正中误差源识别方法研究

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【摘要】：由于有限元模型为实际模型几何结构的离散和简化,在建模过程中存在一些不确定性因素,建立的有限元模型总与实际的模型存在误差,故需要通过动力学模型修正与确认过程来评价并改善结构的有限元模型。如何选择修正参数使得模型修正后具有真实的物理意义是模型修正与确认过程中关键的一步,然而其面临的最大挑战就是如何识别有限元模型的误差源。机匣结构作为航空发动机的骨架,其振动问题直接反映了整机的振动情况。本文以某航空发动机机匣为对象,在模型修正与确认的框架下完成了机匣模型的建模、试验、相关分析、误差源识别、模型修正等内容,创新性地提出了基于等效单元模态能的误差源识别方法,并将其应用于模型修正过程。首先,介绍了结构动力学模型确认的整体框架,阐述了误差源识别在模型确认过程中的重要意义,给出了误差源识别的基本理论及方法,提出了等效单元模态应变能与动能的误差指示器。其次,分别以Euler-Bernoulli梁模型和平板模型为研究对象,通过仿真模拟的方法研究基于等效单元模态应变能的误差源识别方法和误差指示器的影响因素。通过模态试验获取梁模型的模态测试数据,给出了利用已知的平动自由度振型计算推导转动自由度振型的方法。利用实际模态测试数据对有限元设计模型进行误差源识别,探讨了该方法在工程应用中的优缺点。最后,将基于等效单元模态应变能的误差源识别方法应用于三维实体机匣结构中,研究对象为圆筒机匣和实际航空发动机燃烧室机匣。在对圆筒机匣的仿真验证中可知,当有限元设计模型与参考模型有较高的相关性时,可以得到较为准确的误差源识别结果。对于实际航空发动机燃烧室机匣结构,以超模型数据为参考对待修正的设计模型进行误差源识别,并利用误差源识别结果建立了工程中模型修正参数选择的基本流程。误差源识别结果指导了模型修正过程使得修正结果更加具有物理意义,分析修正结果证明了方法的有效性,修正后的有限元模型能够更为准确地描述结构的动态特性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232

【参考文献】

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本文编号：1231722