帶有粘彈阻尼塊及考慮葉根摩擦的葉片固有特性及響應(yīng)分析.pdf

1、葉片是葉輪機(jī)械的關(guān)鍵部件，對葉輪機(jī)械的安全運(yùn)行至關(guān)重要。振動及由此引起的振動疲勞損傷是導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片失效的一個(gè)重要原因。利用粘彈阻尼材料是有效抑制葉片振動、降低葉片動應(yīng)力的重要途徑。同時(shí)，葉根部位的接觸摩擦機(jī)制（存在于榫頭榫槽之間），對葉片振動特性有著直接的影響。本文基于振動理論，對帶有粘彈阻尼塊及考慮葉根接觸摩擦因素的葉片的固有特性和響應(yīng)特性進(jìn)行解析分析，所得結(jié)果對于深入了解葉片振動特性、指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)具有重要意義。主要的研究內(nèi)容有:

2、
　　(1)對葉根帶有粘彈阻尼塊的葉片系統(tǒng)進(jìn)行振動分析。基于復(fù)模量模型表征粘彈阻尼材料的本構(gòu)關(guān)系，推導(dǎo)了粘彈阻尼塊的剛度特性。分別基于單自由度假設(shè)和懸臂梁假設(shè)建立了葉根帶有粘彈阻尼塊的葉片動力學(xué)模型，并對粘彈阻尼塊-葉片系統(tǒng)的固有特性及忽略葉片自身阻尼和包含葉片自身阻尼兩種情況下的響應(yīng)進(jìn)行分析。
　　(2)對基于單自由度假設(shè)和懸臂梁假設(shè)的、葉根帶有粘彈阻尼塊的葉片動力學(xué)模型模型進(jìn)行固有特性及響應(yīng)的對比分析。解析計(jì)算結(jié)果以及測

3、試數(shù)據(jù)表明，這兩種模型均具有合理性，有效體現(xiàn)出葉片加裝粘彈阻尼塊后共振頻率稍有降低，共振響應(yīng)幅值大幅下降的特性。對葉片系統(tǒng)固有特性影響因素的分析表明，隨著粘彈阻尼塊厚度的增加、儲能模量、損耗因子的增加，粘彈阻尼塊-葉片的固有頻率降低，模態(tài)阻尼比上升;隨著旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速的升高，粘彈阻尼塊-葉片的固有頻率增加，而模態(tài)阻尼比明顯下降。對葉片系統(tǒng)響應(yīng)特性影響因素的分析表明，隨粘彈阻尼塊厚度的增加，粘彈阻尼塊-葉片共振響應(yīng)幅值下降;隨粘彈阻尼塊儲能模

4、量及損耗因子的增加，隨轉(zhuǎn)速上升，粘彈阻尼塊-葉片的共振響應(yīng)幅值上升。
　　(3)對考慮榫頭榫槽接觸摩擦的葉片進(jìn)行振動分析。提出了用彈簧和粘性阻尼器表征葉片榫頭榫槽接觸面間法向壓力且符合Coulomb摩擦原理的模型，基于懸臂梁假設(shè)建立了考慮葉根榫連接觸摩擦的的葉片動力學(xué)模型。利用Galerkin法對考慮葉根摩擦的葉片系統(tǒng)動力學(xué)方程進(jìn)行離散，進(jìn)而求得葉片系統(tǒng)在周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫響應(yīng)。分析了葉根干摩擦對葉片的減振效果，影響參數(shù)分析表明，榫