基于板結(jié)構(gòu)理論的旋轉(zhuǎn)葉片-機(jī)匣碰摩動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械在軍用以及民用設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，如:航空、航天和動(dòng)力等領(lǐng)域。在發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域當(dāng)中，一方面，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力以及壓氣效率，要使葉片與機(jī)匣內(nèi)壁間隙盡量小;另一方面，葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力與氣動(dòng)載荷作用下，葉片會(huì)發(fā)生變形，這樣可能會(huì)導(dǎo)致葉尖與機(jī)匣發(fā)生碰摩，引起發(fā)動(dòng)機(jī)故障。葉片-機(jī)匣碰摩是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，因此研究葉片-機(jī)匣碰摩機(jī)理及動(dòng)力學(xué)特性具有重要的理論意義。
　　本文主要以旋轉(zhuǎn)葉片-機(jī)匣為研究對(duì)象，基于能量法、Hami

2、lton變分原理以及伽遼金截?cái)喾?，建立多載荷作用下的旋轉(zhuǎn)葉片動(dòng)力學(xué)模型。研究不同外激勵(lì)下葉片及機(jī)匣的振動(dòng)特性，分析了葉片和機(jī)匣在離心力、氣動(dòng)力以及不同碰摩情況如:線碰摩(沿著整個(gè)葉尖寬度碰摩）、點(diǎn)碰摩和局部碰摩下的葉片的振動(dòng)響應(yīng)。本文主要開展了以下幾方面工作:
　　(1)基于板殼振動(dòng)理論及板的能量方程，采用Hamilton變分原理建立多載荷作用下的懸臂板數(shù)學(xué)模型，模型中考慮了離心剛化，旋轉(zhuǎn)軟化以及科氏力等特性。同時(shí)對(duì)葉片進(jìn)行模態(tài)測(cè)

3、試試驗(yàn)，通過與試驗(yàn)結(jié)果以及有限元結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了本文所開發(fā)的懸臂板葉片模型的準(zhǔn)確性。
　　(2)建立考慮碰摩的懸臂板-機(jī)匣耦合動(dòng)力學(xué)模型，分析了等厚度葉片在碰摩力、離心力和氣動(dòng)力作用下的葉片振動(dòng)響應(yīng)。討論了葉片的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、葉尖與機(jī)匣的最小間隙、機(jī)匣剛度等因素對(duì)葉片及機(jī)匣振動(dòng)響應(yīng)的影響。
　　(3)建立了更接近真實(shí)葉片的變厚度葉片模型，分析變厚度葉片在碰摩力、離心力和氣動(dòng)力作用下系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)，討論了葉片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、葉尖與機(jī)匣的

4、最小間隙、機(jī)匣剛度等因素對(duì)葉片及機(jī)匣振動(dòng)響應(yīng)的影響，分析了變厚度葉片的振動(dòng)響應(yīng)。
　　(4)當(dāng)葉片圓盤與旋轉(zhuǎn)軸安裝出現(xiàn)角度不對(duì)中時(shí)，引起葉尖不同位置與機(jī)匣內(nèi)壁間距不等，在離心力，氣動(dòng)力作用下葉尖與機(jī)匣可能發(fā)生點(diǎn)碰摩及局部碰摩。本文在給定不對(duì)中角的情況下判定了碰摩形式，分析了葉片-機(jī)匣發(fā)生點(diǎn)碰摩、局部碰摩及在升速過程中葉片的振動(dòng)響應(yīng)。
　　(5)通過葉片局部碰摩的試驗(yàn)，分析了轉(zhuǎn)速、葉片侵入量以及不同機(jī)匣材料對(duì)葉片振動(dòng)響應(yīng)的影響