随着航空工业的发展,对发动机推重比等性能的要求越来越高。因此,发动机的涡轮前温度也越来越高,对涡轮的材料、结构等的设计需求更加重要。涡轮叶片在高温高压气流中,产生的振动易导致结构疲劳和断裂。叶片的振动可以通过干摩擦阻尼结构来抑制,叶冠、凸肩、缘板等结构不但简单有效,而且效果显著。深入研究叶片及叶盘结构的振动特性,研究叶冠干摩擦阻尼结构在降低叶片共振幅值,改变叶片共振频率方面的规律,具有极其重要的理论意义和实际意义。本文运用有限元的方法,建立三维B-B(Blade to Blade)干摩擦模型,同时编制叶盘结构的振动响应分析程序。运用程序对不同叶盘结构进行理论计算,分析不同参数对带冠叶盘结构振动特性的影响规律。研究了新的干摩擦模型下,带冠叶片组及叶盘整体系统的减振特性。本文的主要工作如下:(1)在三维整体-局部统一滑动模型的基础上,将干摩擦阻尼模型从B-G(Blade to Ground)模型拓展到B-B(Blade to Blade)模型。(2)将干摩擦阻尼等效为平方阻尼,引入非线性因素,并推导了运用此方案时的新的等效刚度和等效阻尼,将其应用到振动响应分析程序中。(3)利用ANSYS软件的谐响应分析功能,结合VC++和APDL语言,编写了对应于不同叶片、叶盘的振动响应分析程序。对平行冠叶片组、锯齿冠叶片组及锯齿冠叶盘扇区进行算例分析,分析其干摩擦阻尼减振特性。(4)改进了实验方案,运用激光测振的方法,对45°锯齿冠叶片进行了减振实验,提高了振动响应的测量精度,并获得了45°锯齿冠叶片的干摩擦阻尼减振特性,为理论计算准备了参考依据。(5)建立了锯齿冠叶盘系统的有限元模型,应用了循环对称的求解方法,同时编写了基于这种方法的振动响应分析程序,对45°锯齿冠叶盘系统进行了减振特性分析。
【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】：2015
【分类号】：V231.92
文章目录
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1引言
1.2 国内外研究发展状况
1.2.1 叶片阻尼结构的发展现状
1.2.2 接触面干摩擦阻尼的数学描述
1.2.2.1 接触面摩擦模型
1.2.2.2 接触运动学模型
1.2.2.3 干摩擦阻尼系统响应求解方法
1.2.3 振动响应分析及试验发展现状
1.3 本文研究内容
第二章 干摩擦阻尼减振机理研究
2.1 引言
2.2 接触面摩擦模型
2.2.1 正压力预测模型
2.2.2 基于B-B模型的二维局部滑动模型
2.2.3 二维整体-局部统一滑动模型
2.2.4 三维整体-局部统一滑动模型
2.3 B-B干摩擦阻尼模型的求解
2.3.1 二维局部滑动干摩擦模型的摩擦阻尼功
2.3.2 三维整体-局部统一滑动模型的求解
2.3.2.1 动摩擦系数
2.3.2.2 三维整体-局部统一滑动模型的等效刚度和等效阻尼
2.4 本章小结
第三章 带冠叶片组减振特性分析
3.1 有限元软件介绍
3.2 非线性的求解方法介绍
3.2.1 Newmark法
3.2.2 线性化方法
3.2.3 准线性化方法
3.3 30°平行冠叶片组减振特性分析
3.3.1 30°平行冠叶片组有限元分析模型
3.3.2 B-G模型下减振特性分析
3.3.2.1 相同外激励不同正压力下的减振特性分析
3.3.2.2 相同正压力不同外激励下的减振特性分析
3.3.3 B-B模型下减振特性分析
3.3.3.1 相同外激励不同正压力下的减振特性分析
3.3.3.2 相同正压力不同外激励下的减振特性分析
3.3.4 B-G模型和B-B模型分析小结
3.4 45°锯齿冠叶片组减振特性分析
3.4.1 45°锯齿冠叶片组有限元分析模型
3.4.2 相同外激励不同正压力下的减振特性分析
3.4.3 相同正压力不同外激励下的减振特性分析
3.5 本章小结
第四章 带锯齿冠叶片组阻尼减振特性实验及分析
4.1 带锯齿冠叶片组阻尼减振特性实验
4.1.1 实验目的
4.1.2 实验方法
4.1.2.1 实验模型
4.1.2.2 实验设备
4.1.2.3 实验步骤
4.2 实验数据结果及分析
4.2.1 相同正压力不同外激励时的实验结果
4.2.2 相同外激励不同正压力时的实验结果
4.3 实验结果与计算结果对比分析
4.4 本章小结
第五章 带锯齿冠叶盘减振特性分析
5.1 带锯齿冠叶盘扇区减振特性分析
5.1.1 带锯齿冠叶盘扇区有限元分析模型
5.1.2 相同外激励不同正压力下的减振结果
5.1.3 相同正压力不同外激励下的减振结果
5.1.4 带锯齿冠叶盘扇区减振特性分析
5.1.5 带锯齿冠叶片组和叶盘扇区减振特性对比分析
5.2 带锯齿冠叶盘系统减振特性分析
5.2.1 循环对称结构的处理思路
5.2.2 基于带冠叶盘系统的有限元分析模型
5.2.3 相同外激励不同正压力下的减振特性分析
5.2.4 相同正压力不同外激励下的减振特性分析
5.2.5 叶盘扇区模型与叶盘整体系统减振特性对比分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文研究内容总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
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本文编号：
1953361
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