论文摘要：错频叶盘振动特性研究

叶盘结构错频能有效地抑制颤振，这种错频叶盘结构已经广泛应用于现代航空燃气涡轮发动机。然而，由于错频，可能导致少数叶片响应幅值的显著增加，即振动局部化，从而引起高循环疲劳失效。对叶盘转子振动特性进行研究，已经非常必要。本文系统地研究了协调及错频叶盘结构的振动特性。研究叶盘结构强迫振动响应通常用振幅放大系数来描述，即错频与协调时叶盘结构最大响应幅值之比，文中给出了振幅放大系数的理论。为了研究错频叶盘结构最大响应的统计特性，还引入了加速Monte Carlo模拟方法。能量法也是一种计算错频叶盘强迫响应的简单方法。根据给定的几何参数，在通用有限元软件ANSYS中建立叶片、轮盘、以及叶盘结构的有限元模型。计算了单个叶片、整体叶盘的振动频率，并给出了其模态振型图。利用轮盘、叶盘－轮盘结构的循环对称性，利用ANSYS中的循环对称算法，仅用一个扇区，计算了其振动特性。最后，建立叶盘结构多自由度动力学模型，利用四级四阶Runge-Kutta(Gill法)求解其运动方程，即可得到多自由度系统的动态响应。对于给定的六种错频方案，计算了错频叶盘结构的响应特性，并对结果对比分析，得到了最优错频方案。由于制造容差、材料特性的分散性、以及工作中的非均匀磨损，都可能使结构错频，因此，对实际叶盘结构来说，错频是不可避免的。但是，叶盘结构错频可能导致其振动的局部化，对其进行深入研究是非常必要的。