基于葉尖定時的葉片動應(yīng)力非接觸測量方法研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機械是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的一種關(guān)鍵組成部分，廣泛應(yīng)用于航空、電力、化工等重要領(lǐng)域。航空發(fā)動機作為我國大飛機項目的核心裝備成為科研攻關(guān)的重點，這其中壓氣機和燃氣輪機作為提供動力的關(guān)鍵部件，決定著飛機能否高速、穩(wěn)定、長時間飛行，而轉(zhuǎn)子葉片作為核心零部件由于數(shù)量多，工作條件惡劣，其失效更是發(fā)動機故障的主要原因。轉(zhuǎn)子葉片的失效原因除因外物撞擊造成的葉片瞬時過載斷裂外，絕大多數(shù)與葉片振動產(chǎn)生的動應(yīng)力有關(guān)。傳統(tǒng)的接觸式應(yīng)變測量，操作復(fù)雜且無法在線監(jiān)測

2、，在實際應(yīng)用中有很多不便。因此在航空發(fā)動機的研制和使用過程中，實現(xiàn)葉片動應(yīng)力的實時監(jiān)測顯得十分必要。
　　本文通過對葉片進行建模分析，解決了動應(yīng)力反演的關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上提出一種基于葉尖定時測振技術(shù)，通過動應(yīng)力反演算法實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)葉片動應(yīng)力非接觸測量的新方法。針對本文提出的方法，筆者在天津大學(xué)力學(xué)工程實驗中心、浙江大學(xué)高速旋轉(zhuǎn)機械實驗室分別進行了相關(guān)實驗，實驗結(jié)果表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)葉片動應(yīng)力的非接觸測量。本文完成的工作主要包括:

3、
　　1.通過理論推導(dǎo)，提出了采用有限元建模分析獲取葉片表面動應(yīng)力與葉尖位移比值，進而反演出葉片動應(yīng)力的方法。
　　2.設(shè)計開發(fā)了滿足葉尖定時測振系統(tǒng)要求的便攜式采集卡，對葉尖定時測振系統(tǒng)進行了優(yōu)化。
　　3.采用有限元法對葉片進行建模分析，獲取靜態(tài)及旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下葉片表面動應(yīng)力與葉尖振幅的比值，并以此作為動應(yīng)力反演的依據(jù)。
　　4.設(shè)計實施了振動臺葉片激振實驗和旋轉(zhuǎn)葉片振動監(jiān)測實驗。靜態(tài)激振實驗使用應(yīng)變片和激光測振