基于叶尖定时的叶片动应力非接触测量方法研究

发布时间：2017-12-13 14:31

  本文关键词：基于叶尖定时的叶片动应力非接触测量方法研究

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【摘要】：旋转机械是现代工业系统的一种关键组成部分,广泛应用于航空、电力、化工等重要领域。航空发动机作为我国大飞机项目的核心装备成为科研攻关的重点,这其中压气机和燃气轮机作为提供动力的关键部件,决定着飞机能否高速、稳定、长时间飞行,而转子叶片作为核心零部件由于数量多,工作条件恶劣,其失效更是发动机故障的主要原因。转子叶片的失效原因除因外物撞击造成的叶片瞬时过载断裂外,绝大多数与叶片振动产生的动应力有关。传统的接触式应变测量,操作复杂且无法在线监测,在实际应用中有很多不便。因此在航空发动机的研制和使用过程中,实现叶片动应力的实时监测显得十分必要。本文通过对叶片进行建模分析,解决了动应力反演的关键技术。在此基础上提出一种基于叶尖定时测振技术,通过动应力反演算法实现旋转叶片动应力非接触测量的新方法。针对本文提出的方法,笔者在天津大学力学工程实验中心、浙江大学高速旋转机械实验室分别进行了相关实验,实验结果表明该方法能够实现旋转叶片动应力的非接触测量。本文完成的工作主要包括:1.通过理论推导,提出了采用有限元建模分析获取叶片表面动应力与叶尖位移比值,进而反演出叶片动应力的方法。2.设计开发了满足叶尖定时测振系统要求的便携式采集卡,对叶尖定时测振系统进行了优化。3.采用有限元法对叶片进行建模分析,获取静态及旋转状态下叶片表面动应力与叶尖振幅的比值,并以此作为动应力反演的依据。4.设计实施了振动台叶片激振实验和旋转叶片振动监测实验。静态激振实验使用应变片和激光测振仪对单个叶片的应变和振幅进行了测试;旋转实验同时安装了叶尖定时测振系统及滑环引电式应变测量系统进行实验,实验结果验证了本文提出的方法。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.6

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本文编号：1285511