葉片固有特性和振動響應(yīng)分析方法研究.pdf

1、葉片是航空發(fā)動機(jī)的主要零件之一，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響到發(fā)動機(jī)的工作效率和運(yùn)行可靠性。葉片的工作環(huán)境比較惡劣，除了承受高速旋轉(zhuǎn)的氣動力、離心力和振動負(fù)荷外，還要受到熱應(yīng)力的作用，很容易發(fā)生故障。以航空發(fā)動機(jī)為例，據(jù)統(tǒng)計振動故障率占發(fā)動機(jī)中總故障率的60％以上，而葉片振動故障率又占振動故障率的70％以上。因此，有必要在葉片的設(shè)計過程中建立合適的有限元模型并進(jìn)行振動固有特性分析和響應(yīng)分析。
　　本文針對葉片固有特性和振動響應(yīng)的分析方法進(jìn)行

2、研究。首先對葉片固有特性分析方法和振動響應(yīng)分析方法進(jìn)行了綜合性評述。在總結(jié)前人對葉片固有特性和振動響應(yīng)分析方法的基礎(chǔ)上，采用解析法和有限元方法相結(jié)合，準(zhǔn)確預(yù)估和分析葉片固有特性，采用CFD應(yīng)用軟件FLUENT對葉片進(jìn)行三維流場的模擬，在此基礎(chǔ)上對葉片進(jìn)行振動響應(yīng)分析。
　　本文的主要研究內(nèi)容大致可以歸為以下幾個方面:
　　(1)研究葉片振動的解析計算方法，在葉片扭向角不大的情況下，通過建立一些假設(shè)將葉片視為變截面梁，利用經(jīng)典

3、的梁彎曲和梁扭轉(zhuǎn)理論計算葉片的振型和自振頻率。
　　(2)采用ANSYS有限元軟件，對葉片進(jìn)行固有模態(tài)分析和帶有預(yù)應(yīng)力情況下的模態(tài)分析，并對兩種情況下的結(jié)果進(jìn)行了對比，其中考慮了轉(zhuǎn)速不同時的離心力對葉片固有特性的影響，并繪制Campbell圖。
　　(3)采用FLUENT對葉片作流場分析，分析了葉片流場速度、壓力等沿葉片徑向分布情況，并研究了不同轉(zhuǎn)速對葉片流場速度、壓力的影響。
　　(4)基于葉片流場分析的結(jié)果，應(yīng)用A