基于葉尖定時(shí)的葉片動(dòng)應(yīng)力非接觸測量方法研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)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(dòng)機(jī)作為我國大飛機(jī)項(xiàng)目的核心裝備成為科研攻關(guān)的重點(diǎn)，這其中壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)作為提供動(dòng)力的關(guān)鍵部件，決定著飛機(jī)能否高速、穩(wěn)定、長時(shí)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(dòng)機(jī)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(shí)過載斷裂外，絕大多數(shù)與葉片振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中有很多不便。因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和使用過程中，實(shí)現(xiàn)葉片動(dòng)應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測顯得十分必要。
　　本文通過對(duì)葉片進(jìn)行建模分析，解決了動(dòng)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(shí)測振技術(shù)，通過動(dòng)應(yīng)力反演算法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)葉片動(dòng)應(yīng)力非接觸測量的新方法。針對(duì)本文提出的方法，筆者在天津大學(xué)力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)中心、浙江大學(xué)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)葉片動(dòng)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(dòng)應(yīng)力與葉尖位移比值，進(jìn)而反演出葉片動(dòng)應(yīng)力的方法。
　　2.設(shè)計(jì)開發(fā)了滿足葉尖定時(shí)測振系統(tǒng)要求的便攜式采集卡，對(duì)葉尖定時(shí)測振系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　3.采用有限元法對(duì)葉片進(jìn)行建模分析，獲取靜態(tài)及旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下葉片表面動(dòng)應(yīng)力與葉尖振幅的比值，并以此作為動(dòng)應(yīng)力反演的依據(jù)。
　　4.設(shè)計(jì)實(shí)施了振動(dòng)臺(tái)葉片激振實(shí)驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)葉片振動(dòng)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。靜態(tài)激振實(shí)驗(yàn)使用應(yīng)變片和激光測振