面向葉片振動(dòng)特性分析的葉片有限元模型修正與確認(rèn)方法研究.pdf

1、葉片是葉輪機(jī)的核心部件，對(duì)葉片振動(dòng)特性的精確分析具有重要的意義，在葉片有限元分析中，所建立的有限元模型必須是正確的且合理的，對(duì)葉片有限元模型的合理修正與確認(rèn)將大大提高以往有限元分析的精確度。
　　本文以直板葉片為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了有限元數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲得固有特性和基礎(chǔ)激勵(lì)作用下的響應(yīng)，并基于兩種求解方法的相關(guān)性分析提出了一種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的參數(shù)型有限元模型修正方法，以構(gòu)件有限元模型的相關(guān)參數(shù)作為修正對(duì)象，結(jié)合有限元分析軟件的

2、計(jì)算特點(diǎn)，并引入三次樣條插值數(shù)值方法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，最后得到有限元模型相關(guān)最優(yōu)參數(shù)組，通過(guò)修正前后的效果對(duì)比驗(yàn)證了修正方法的可行性和有效性。
　　本文的具體研究?jī)?nèi)容主要分為以下幾部分:
　　(1)對(duì)直板葉片進(jìn)行了固有特性測(cè)試和基礎(chǔ)激勵(lì)響應(yīng)測(cè)試，分別得到了直板葉片前十階模態(tài)振型、頻率以及不同激勵(lì)幅值和激勵(lì)頻率下葉身各測(cè)點(diǎn)的位移響應(yīng)幅值。
　　(2)采用有限元分析軟件，對(duì)直板葉片建立了初始有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析和基

3、礎(chǔ)激勵(lì)響應(yīng)分析，分別得到了有限元模型前十階模態(tài)振型、頻率以及不同激勵(lì)幅值和激勵(lì)頻率下葉身各測(cè)點(diǎn)的位移響應(yīng)幅值。
　　(3)提出了一種基于固有特性的葉片有限元模型修正與確認(rèn)方法，以直板葉片為例，將測(cè)試數(shù)據(jù)作為修正依據(jù)，基于前十階模態(tài)頻率構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，給出各靈敏度因子，利用三次樣條插值的優(yōu)越性確認(rèn)包括材料參數(shù)、幾何參數(shù)以及有限元分析參數(shù)在內(nèi)的最優(yōu)參數(shù)組，最終通過(guò)對(duì)比修正前后的有限元模型計(jì)算結(jié)果，給出各階頻率及振型的相關(guān)性系數(shù)MAC值的

4、三維柱狀圖，驗(yàn)證了修正方法的可行性與有效性。
　　(4)提出了一種基于基礎(chǔ)激勵(lì)響應(yīng)的葉片有限元模型修正與確認(rèn)方法，以直板葉片為例，將測(cè)試數(shù)據(jù)作為修正依據(jù)，基于1g、2g、3g激勵(lì)幅值和第1、2階共振及非共振激勵(lì)頻率下各測(cè)點(diǎn)的位移響應(yīng)幅值構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，給出各靈敏度因子，利用三次樣條插值的優(yōu)越性確認(rèn)包括系統(tǒng)阻尼比、激勵(lì)幅值和掃頻精度在內(nèi)的最優(yōu)參數(shù)組，最終通過(guò)對(duì)比修正前后的有限元模型計(jì)算結(jié)果，給出不同激勵(lì)頻率和激勵(lì)幅值下兩測(cè)點(diǎn)位移響應(yīng)幅