转子—机匣系统振动特性的有限元分析方法研究

发布时间：2017-09-29 13:18

  本文关键词：转子—机匣系统振动特性的有限元分析方法研究

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【摘要】：转子、机匣和支承系统是航空发动机的重要组成部分,由于它们之间存在着不可忽视的振动耦合影响,因此对转子-机匣系统耦合振动计算方法的研究具有重要意义。本文对转子-机匣系统振动特性的几种有限元分析方法及其计算结果做了对比分析。参照涡轮发动机的基本结构特征,建立了简单转子-机匣系统的有限元模型,分别采用整体计算方法、拆分计算方法和降维简化分析方法对其进行振动特性计算分析。对比了三种方法的计算结果并做出误差分析。结果表明,当机匣的刚度较大时,转子系统与机匣的相互耦合影响较小,此时采用拆分计算方法与整体计算方法的计算结果相对误差不大;随着机匣刚度的减小,二者的相对误差逐渐增大。采用降维简化分析方法建立的三维机匣-一维转子有限元模型,既能提高计算效率又能很好的体现转子系统与机匣系统之间的耦合影响,但是将转子系统的三维模型简化为一维模型的过程中又会引入简化模型误差。最后,本文还提出了一种通过控制单盘或多盘的响应位移来分析不平衡的方法—位移激励法。对比分析了转子在不平衡激励下各盘的响应幅值和将不平衡盘的响应幅值作为位移激励时各盘的响应,结果验证两种方法同转频时各盘响应是一致的。为了避免转子挠度过大而发生碰摩,根据转子不平衡响应与各盘上不平衡量的分布关系,利用控制转子各盘响应位移的方法分析转子的不平衡响应,得到了转子系统在某个转速下工作时各盘允许的最大不平衡量。
【关键词】：航空发动机 振动特性 有限元法 降维简化 位移激励
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.92
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 有限元分析的基本原理及方法14-23
• 2.1 有限元法的基本特点14
• 2.2 有限单元的划分及误差分析14-16
• 2.3 动力学问题的求解方法16-21
• 2.3.1 直接积分法18-20
• 2.3.2 振型叠加法20-21
• 2.4 转子动力学的有限元分析21-22
• 本章小结22-23
• 第3章 转子-机匣系统振动特性整体计算分析23-30
• 3.1 三维模型的建立23-24
• 3.2 转子-机匣系统的模态分析24-27
• 3.3 转子-机匣系统的临界转速计算27-29
• 本章小结29-30
• 第4章 转子-机匣系统振动特性的拆分计算30-40
• 4.1 机匣系统的模态分析30-32
• 4.2 机匣支承位置动刚度的计算32-35
• 4.3 转子临界转速的计算35-38
• 本章小结38-40
• 第5章 转子-机匣系统降维简化分析方法40-51
• 5.1 单转子系统的动力特性分析40-43
• 5.1.1 有限元模型40-41
• 5.1.2 模态分析41-42
• 5.1.3 临界转速计算分析42-43
• 5.2 双转子系统一维模型的建立43-44
• 5.3 三维模型与一维模型对比分析44-47
• 5.3.1 模态分析44-45
• 5.3.2 临界转速计算分析45-47
• 5.4 三维机匣-一维转子模型振动特性的计算47-50
• 5.4.1 模型的建立47
• 5.4.2 降维简化模型的模态分析47-48
• 5.4.3 降维简化模型的临界转速计算48-50
• 本章小结50-51
• 第6章 转子不平衡响应51-62
• 6.1 有限元模型的建立51-52
• 6.2 转子的固有特性计算52-53
• 6.3 转子不平衡响应分析53-60
• 6.3.1 单盘激励下的不平衡响应53-56
• 6.3.2 双盘不平衡激励下的响应56-58
• 6.3.3 控制响应幅值求最大允许不平衡量58-60
• 本章小结60-62
• 结论62-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：942227