面向叶片振动特性分析的叶片有限元模型修正与确认方法研究

发布时间：2017-12-04 08:01

  本文关键词：面向叶片振动特性分析的叶片有限元模型修正与确认方法研究

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【摘要】：叶片是叶轮机的核心部件,对叶片振动特性的精确分析具有重要的意义,在叶片有限元分析中,所建立的有限元模型必须是正确的且合理的,对叶片有限元模型的合理修正与确认将大大提高以往有限元分析的精确度。本文以直板叶片为研究对象,对其进行了有限元数值仿真和实验测试,获得固有特性和基础激励作用下的响应,并基于两种求解方法的相关性分析提出了一种基于实验数据的参数型有限元模型修正方法,以构件有限元模型的相关参数作为修正对象,结合有限元分析软件的计算特点,并引入三次样条插值数值方法进行参数寻优,最后得到有限元模型相关最优参数组,通过修正前后的效果对比验证了修正方法的可行性和有效性。本文的具体研究内容主要分为以下几部分：(1)对直板叶片进行了固有特性测试和基础激励响应测试,分别得到了直板叶片前十阶模态振型、频率以及不同激励幅值和激励频率下叶身各测点的位移响应幅值。(2)采用有限元分析软件,对直板叶片建立了初始有限元模型,并对其进行了模态分析和基础激励响应分析,分别得到了有限元模型前十阶模态振型、频率以及不同激励幅值和激励频率下叶身各测点的位移响应幅值。(3)提出了一种基于固有特性的叶片有限元模型修正与确认方法,以直板叶片为例,将测试数据作为修正依据,基于前十阶模态频率构造目标函数,给出各灵敏度因子,利用三次样条插值的优越性确认包括材料参数、几何参数以及有限元分析参数在内的最优参数组,最终通过对比修正前后的有限元模型计算结果,给出各阶频率及振型的相关性系数MAC值的三维柱状图,验证了修正方法的可行性与有效性。(4)提出了一种基于基础激励响应的叶片有限元模型修正与确认方法,以直板叶片为例,将测试数据作为修正依据,基于1g、2g、3g激励幅值和第1、2阶共振及非共振激励频率下各测点的位移响应幅值构造目标函数,给出各灵敏度因子,利用三次样条插值的优越性确认包括系统阻尼比、激励幅值和扫频精度在内的最优参数组,最终通过对比修正前后的有限元模型计算结果,给出不同激励频率和激励幅值下两测点位移响应幅值的相关性系数MAC值的散点图,验证了修正方法的可行性与有效性。本文提出的一种基于固有特性和基础激励响应的参数型叶片有限元模型修正与确认方法,对叶片类构件有限元分析计算的精确性和可信度的改善具有重要的意义。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113.1

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本文编号：1250272