航空压气机叶片抛光振动特性分析
发布时间：2021-08-06 20:18
叶片是航空发动机的重要零件,航空发动机的性能很大程度取决于叶片型面的设计制造水平,所以叶片又被称为“工业皇冠上的明珠”。由于叶片是典型的自由曲面零件,抛光型面曲率变化大且无规律,实现自动化抛光难度较大,目前仍然主要以人工打磨抛光为主。2017年,空客和波音公司飞机订单达到2021架,需要组装大量叶片,开展自动化叶片抛光的研究具有现实意义和价值,叶片在抛光过程中必然会产生振动,振动会导致抛光表面纹理不均甚至出现鱼鳞状波纹,研究叶片的振动特性对于自动化抛光的发展有促进作用。本文以某型号压气机叶片为研究对象,综合开展了叶片逆向建模、基于Ansys Workbench的叶片模态仿真分析、基于锤击法的叶片模态分析实验、压气机叶片抛光过程振动特性分析、压气机叶片抛光过程优化。主要内容如下:基于逆向工程、曲面重构理论对现有的压气机叶片进行三维扫描,利用天远三维扫描仪获取点云数据,得到叶片的三维模型。根据叶片三维模型与实际叶片模型进行尺寸对比并进行误差分析,证明所得叶片三维模型符合研究要求。基于结构动力学理论,对压气机叶片夹持状态下进行了模态分析并得到压气机叶片的固有频率和振型。利用LMS振动测试设备...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABB变位机[1]
浙江工业大学硕士学位论文6影响。最后通过模态参数与理论模态进行对比验证理论的正确性。吴宏春[42]等基于销钉式叶片作为研究载体，设计了一款叶片振动测试实验专用夹具[43]如图1-2所示。图1-2夹具结构设计图[42]Figure1-2.Fixturestructuredesign[42]在叶片的振动测试试验[44]中，采用锤击法选取其中一个点作为参考点，依次对目标点进行激励，然后通过N-Model软件[45]分析叶片的模态参数。1.2.4叶片振动特性方面相关研究Srinivasan[46]对发动机叶片振动特性研究并探究叶片的共振特性。李阳[47]对齿轮传动风扇发动机开展了流固耦合振动特性分析，基于有限元和模态试验得出叶片最大应力变形部位在叶片中间。并提出了优化设计方案。边杰[48]等对离心叶轮高速旋转叶片进行了振动应力测量和叶尖振幅测量，分析对比了解叶片的振动特性。童明[49]等针对某款航空发动机在高速运转时发生的低压转子振动问题采用有限元的方法进行振动响应为排除故障提供指导。1.3本课题的目的和意义通过上述相关国内外研究现状总结综述可以发现,国内外学者对于发动机压气机叶片数字逆向建模、有限元分析、模态分析实验、振动特性分析等方面的研究已经取得了一些进展和成果,但针对实际叶片应用方面,依然存在着一定不足，如叶片逆向建模与真实模型的误差关系对比较少，叶片夹持过程中夹紧力的优化研究不足，关于叶片加工方面的模态分析较少，对于叶片抛光过程中的振动分析非常欠缺，对于叶片抛光过程中的振动测量方法少有涉及，以上需要进一步深入探索研究。本课题的目的在于对研究压气机叶片本身的模态特性、逆向建模误差分析、抛光过程中的振动特性和抛光过程优化进行探索，得到合适的叶片抛光振动数据，
浙江工业大学硕士学位论文14（c）叶片厚度图2-2压气机叶片实体尺寸图Figure2-2.Compressorbladesolidsizedrawing从图2-2可以得知本文所研究的压气机叶片长为32.5cm，宽为21cm，高为4.8cm。2.3.2压气机叶片建模方案讨论建立叶片模型一般有两种方式：一，正向建模。主要根据现有的叶片设计图纸去重新绘制叶片三维模型。但是高精度的压气机叶片大量来自于进口，原始的数据难以获龋二，逆向建模。采用三维扫描的方式对压气机叶片扫描获取3D模型，通过逆向建模获取的三维模型会存有一定的误差，具体的误差分析将在后续章节中进行。图2-3模型构建过程Figure2-3.Modelbuildingprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆向工程的风扇叶片逆向修复设计[J]. 郭晟,刘勇,刘存平. 机械工程师. 2019(09)
[2]软固结磨粒群微观力学特性分析与试验研究[J]. 计时鸣,邱文彬,曾晰,郗枫飞,邱磊,郑倩倩,石梦. 兵工学报. 2019(05)
[3]基于逆向建模的压气机叶片静力学分析[J]. 刘贵文,杨书仪,李文,孙要兵. 机械工程师. 2019(01)
[4]热连轧机振动特性研究[J]. 尤光辉,石义芳,蒋立正,祝洲杰. 机电工程技术. 2018(12)
[5]飞机主动杆驾驶装置随机振动特性研究[J]. 王许太,呼斯乐图,段富海,贾会栋. 机电工程技术. 2018(12)
[6]柠檬酸钠对电解抛光金属钨的影响[J]. 刘奉妍,何代华,刘平,刘新宽,陈小红,李伟,张柯,马凤仓. 功能材料. 2018(11)
[7]基于逆向建模元素的个体化医疗器械设计[J]. 李明宇,丛海宸,成思源,姜自伟. 现代制造工程. 2018(10)
[8]基于CAE的注塑模具浇口开闭时间模拟分析[J]. 夏金林,李渊博,王少军. 汽车实用技术. 2018(17)
[9]基于工业摄影扫描测量方法的航空部件再制造逆向建模实践[J]. 马彤彤,吕传景,朱文芳,黄桂平. 航空制造技术. 2018(17)
[10]基于曲面和实体特征的混合逆向建模方法探索[J]. 沈羽. 山东工业技术. 2018(14)
博士论文
[1]气-液-固三相磨粒流加工方法及微气泡增强效应研究[D]. 葛江勤.浙江工业大学 2018
硕士论文
[1]工艺参数对激光化学复合抛光304不锈钢性能影响的研究[D]. 丁瑞堂.青岛理工大学 2018
[2]磁流变—超声波综合技术抛光氧化锆陶瓷的研究[D]. 胡锦飞.长春工业大学 2018
[3]复合材料螺栓连接接头随机疲劳特性研究[D]. 王大鹏.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于计算机视觉的压气机叶片形状尺寸三维重构方法研究[D]. 孙春苗.哈尔滨工业大学 2018
[5]GTF发动机风扇传动系统振动特性分析[D]. 李阳.中国民航大学 2018
[6]某型军车车身逆向建模与车门抗弹性能仿真研究[D]. 景乙桐.大连理工大学 2015
[7]基于有限元法的移动模架计算机辅助设计[D]. 王殿学.天津大学 2012
[8]轿车顶盖多点成形逆向建模及其数值模拟研究[D]. 苏德水.燕山大学 2005
本文编号：3326422
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABB变位机[1]
浙江工业大学硕士学位论文6影响。最后通过模态参数与理论模态进行对比验证理论的正确性。吴宏春[42]等基于销钉式叶片作为研究载体，设计了一款叶片振动测试实验专用夹具[43]如图1-2所示。图1-2夹具结构设计图[42]Figure1-2.Fixturestructuredesign[42]在叶片的振动测试试验[44]中，采用锤击法选取其中一个点作为参考点，依次对目标点进行激励，然后通过N-Model软件[45]分析叶片的模态参数。1.2.4叶片振动特性方面相关研究Srinivasan[46]对发动机叶片振动特性研究并探究叶片的共振特性。李阳[47]对齿轮传动风扇发动机开展了流固耦合振动特性分析，基于有限元和模态试验得出叶片最大应力变形部位在叶片中间。并提出了优化设计方案。边杰[48]等对离心叶轮高速旋转叶片进行了振动应力测量和叶尖振幅测量，分析对比了解叶片的振动特性。童明[49]等针对某款航空发动机在高速运转时发生的低压转子振动问题采用有限元的方法进行振动响应为排除故障提供指导。1.3本课题的目的和意义通过上述相关国内外研究现状总结综述可以发现,国内外学者对于发动机压气机叶片数字逆向建模、有限元分析、模态分析实验、振动特性分析等方面的研究已经取得了一些进展和成果,但针对实际叶片应用方面,依然存在着一定不足，如叶片逆向建模与真实模型的误差关系对比较少，叶片夹持过程中夹紧力的优化研究不足，关于叶片加工方面的模态分析较少，对于叶片抛光过程中的振动分析非常欠缺，对于叶片抛光过程中的振动测量方法少有涉及，以上需要进一步深入探索研究。本课题的目的在于对研究压气机叶片本身的模态特性、逆向建模误差分析、抛光过程中的振动特性和抛光过程优化进行探索，得到合适的叶片抛光振动数据，
浙江工业大学硕士学位论文14（c）叶片厚度图2-2压气机叶片实体尺寸图Figure2-2.Compressorbladesolidsizedrawing从图2-2可以得知本文所研究的压气机叶片长为32.5cm，宽为21cm，高为4.8cm。2.3.2压气机叶片建模方案讨论建立叶片模型一般有两种方式：一，正向建模。主要根据现有的叶片设计图纸去重新绘制叶片三维模型。但是高精度的压气机叶片大量来自于进口，原始的数据难以获龋二，逆向建模。采用三维扫描的方式对压气机叶片扫描获取3D模型，通过逆向建模获取的三维模型会存有一定的误差，具体的误差分析将在后续章节中进行。图2-3模型构建过程Figure2-3.Modelbuildingprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆向工程的风扇叶片逆向修复设计[J]. 郭晟,刘勇,刘存平. 机械工程师. 2019(09)
[2]软固结磨粒群微观力学特性分析与试验研究[J]. 计时鸣,邱文彬,曾晰,郗枫飞,邱磊,郑倩倩,石梦. 兵工学报. 2019(05)
[3]基于逆向建模的压气机叶片静力学分析[J]. 刘贵文,杨书仪,李文,孙要兵. 机械工程师. 2019(01)
[4]热连轧机振动特性研究[J]. 尤光辉,石义芳,蒋立正,祝洲杰. 机电工程技术. 2018(12)
[5]飞机主动杆驾驶装置随机振动特性研究[J]. 王许太,呼斯乐图,段富海,贾会栋. 机电工程技术. 2018(12)
[6]柠檬酸钠对电解抛光金属钨的影响[J]. 刘奉妍,何代华,刘平,刘新宽,陈小红,李伟,张柯,马凤仓. 功能材料. 2018(11)
[7]基于逆向建模元素的个体化医疗器械设计[J]. 李明宇,丛海宸,成思源,姜自伟. 现代制造工程. 2018(10)
[8]基于CAE的注塑模具浇口开闭时间模拟分析[J]. 夏金林,李渊博,王少军. 汽车实用技术. 2018(17)
[9]基于工业摄影扫描测量方法的航空部件再制造逆向建模实践[J]. 马彤彤,吕传景,朱文芳,黄桂平. 航空制造技术. 2018(17)
[10]基于曲面和实体特征的混合逆向建模方法探索[J]. 沈羽. 山东工业技术. 2018(14)
博士论文
[1]气-液-固三相磨粒流加工方法及微气泡增强效应研究[D]. 葛江勤.浙江工业大学 2018
硕士论文
[1]工艺参数对激光化学复合抛光304不锈钢性能影响的研究[D]. 丁瑞堂.青岛理工大学 2018
[2]磁流变—超声波综合技术抛光氧化锆陶瓷的研究[D]. 胡锦飞.长春工业大学 2018
[3]复合材料螺栓连接接头随机疲劳特性研究[D]. 王大鹏.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于计算机视觉的压气机叶片形状尺寸三维重构方法研究[D]. 孙春苗.哈尔滨工业大学 2018
[5]GTF发动机风扇传动系统振动特性分析[D]. 李阳.中国民航大学 2018
[6]某型军车车身逆向建模与车门抗弹性能仿真研究[D]. 景乙桐.大连理工大学 2015
[7]基于有限元法的移动模架计算机辅助设计[D]. 王殿学.天津大学 2012
[8]轿车顶盖多点成形逆向建模及其数值模拟研究[D]. 苏德水.燕山大学 2005
本文编号：3326422
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