轴流压气机叶片振动特性试验研究

发布时间：2022-01-23 03:11

　　轴流式叶片是压气机、涡轮、风扇等结构中最重要的零件,叶片的振动特性一直是研究人员无法回避的问题,工程上一般采用有限元分析或模态试验来获取叶片的振动特性,其中叶片的模态试验是研发设计过程中必不可少的一环。对于叶片模态试验的共振法,需要设计出可靠的振动夹具以连接振动台和叶片,叶片振动夹具设计的好坏关乎到叶片模态试验结果的准确性和可靠性,因此,必须对振动夹具精心设计,使共振试验可以准确地表征叶片的振动特性。本文以某航空发动机压气机短叶片作为研究对象,基于电动振动台,设计了该短叶片的专用振动夹具,并根据实际情况,采用不同的测试方法,最终得到了较为准确的结果,确定了叶片的固有频率、振型、应变分布情况。本文主要内容如下:（1）根据振动夹具设计的相关理论,设计应用于航空发动机压气机叶片的专用夹具,确定振动夹具的材料、连接方式等,由叶片的结构和试验要求设计出振动夹具的结构、尺寸。并基于Tosca优化软件,对振动夹具进行拓扑优化,提高振动夹具的一阶固有频率。最终振动夹具的一阶固有频率达叶片试验频率要求,用于测量叶片的前四阶模态。（2）基于Abaqus有限元分析软件,考虑螺栓预紧力和接触摩擦对装配体振动特... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 叶片的振动特性国内外研究现状
        1.2.2 振动夹具设计研究现状
        1.2.3 拓扑优化研究现状
        1.2.4 螺栓连接结构非线性研究现状
    1.3 研究问题的提出
    1.4 研究内容与技术路线
2 机械振动理论及振动试验理论
    2.1 机械振动基本理论
    2.2 振动夹具的设计基础
        2.2.1 振动夹具的设计要求及原则
        2.2.2 振动夹具的种类
    2.3 拓扑优化变密度法
    2.4 螺栓连接下的接触非线性分析
        2.4.1 螺栓连接的有限元分析
        2.4.2 结合面接触问题的非线性分析
    2.5 模态试验理论
        2.5.1 结构动力学特性
        2.5.2 试验结构的支撑方式
        2.5.3 振动激振源的种类
    2.6 本章小结
3 叶片模态试验振动夹具设计
    3.1 引言
    3.2 叶片振动夹具设计
        3.2.1 振动夹具材料及连接方式
        3.2.2 振动夹具设计及建模
    3.3 振动夹具的拓扑优化
    3.4 振动夹具优化结构模拟
    3.5 本章小结
4 叶片振动特性有限元分析
    4.1 叶片的建模及模态分析
        4.1.1 叶片的建模
        4.1.2 叶片模态分析
    4.2 绑定连接下叶片模态分析
    4.3 摩擦接触下叶片模态分析
    4.4 本章小结
5 基于电动振动台的叶片振动特性试验
    5.1 试验方法及试验内容
    5.2 叶片正弦扫频振动试验
        5.2.1 螺栓预紧力的确定
        5.2.2 正弦扫频实验
        5.2.3 固有频率对比
    5.3 砂型法测试振型
        5.3.1 砂型法试验流程
        5.3.2 砂型结果对比
    5.4 叶片应变分布试验
        5.4.1 应变分布试验准备及流程
        5.4.2 应变分布试验结果
        5.4.3 应变分布试验结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]大型风力机叶片模态性能及振动分析[J]. 孙瑞,李春,丁勤卫,陈文朴.  热能动力工程. 2018(10)
[2]基于拓扑优化与多目标优化的机床底座结构设计[J]. 赵海鸣,蒋彬彬,李密.  机械设计与研究. 2018(04)
[3]某发动机转子叶片应力分布试验研究[J]. 刘涛,范秀杰,经留洋.  科技创新与应用. 2017(15)
[4]某异型结构振动夹具的设计及试验验证[J]. 马征,李东强,顾阳,刘凯.  装备环境工程. 2017(03)
[5]航空发动机转子叶片的声振疲劳特性试验[J]. 王琰,郭定文.  航空动力学报. 2016(11)
[6]叶片模态分析与声频法测量[J]. 陈飞翔,岳林.  机械制造与自动化. 2016(05)
[7]涡轮转子叶片-轮盘的振动特性分析[J]. 杨修伟,黄磊.  工程与试验. 2016(03)
[8]汽轮机末级叶片振动特性研究[J]. 赵文胜,王鹏飞,李燕辉,刘梅清,蒋劲.  华南理工大学学报(自然科学版). 2016(08)
[9]振动试验夹具设计与实践[J]. 于韶明,卫国,杨峰,都京.  装备环境工程. 2014(02)
[10]振动试验夹具动力学设计的综合优化方法[J]. 王轲,孙妍妍,茅志颖.  振动.测试与诊断. 2013(03)

博士论文
[1]机床螺栓结合面力学特性机理研究与应用[D]. 廖昕.东南大学 2017

硕士论文
[1]某航空发动机涡轮叶片的振动特性试验及分析[D]. 董妍.大连理工大学 2016
[2]基于变密度法的连续体结构拓扑优化研究[D]. 杨志勇.西安电子科技大学 2009



本文编号：3603478