基于ANSYS的飞机发动机压气机叶片模态分析

飞机发动机压气机叶片因振动而导致的疲劳裂纹故障是航空发动机主要故障之一。为了排除叶片的疲劳断裂故障,本文对压气机叶片进行模态分析,获得其模态参数,进而研究发动机的振动特性并对叶片的振动特性进行控制。这可以为飞机发动机压气机叶片的性能评估、结构裂纹检测、疲劳寿命、强度计算、故障诊断等提供依据。     

回转周期结构的振动特性分析

本文阐述了回转周期结构振动特性分析的有限无法。文中采用扇形厚板元和波传动法,计算了叶轮组合件的振动特性,比较了叶轮组合件与单独叶片及轮盘振动特性的差异,並讨论了叶轮组合件几何参数变化对其振动特性的影响。     

阻尼系统的振动分析

本文讨论粘性阻尼线性系统的振动问题。阐述了复模态理论,分析了系统自由振动在复特征向量空间内的特性。并用状态空间法讨论了系统的脉冲响应矩阵和传递函数矩阵,分析了它们的响应特性和共振的概念。     

斜拉索在平面内的非线性固有振动特性分析

研究斜拉索在平面内的非线性固有振动特性。从考虑抗弯刚度和垂度影响的斜拉索在平面内发生横向振动的非线性自由振动方程出发,对斜拉索发生单模态振动进行了分析,将拉索运动微分方程简化为带平方项的Du ffing方程,用摄动法求取反映该平方项影响的近似解析解,然后通过求解派生系统的特征值问题来分析拉索模态之间的耦合作用对拉索非线性动力学性质的影响,并与单模态振动分析结果进行了对比和验证。最后结合工程实例讨论分析了斜拉索重量、抗弯刚度、拉伸刚度、张力和倾斜角度对其非线性固有振动特性的影响。     

某振动台大型转接夹具设计与振动特性计算分析

针对振动试验需求，对某振动台大型转接夹具进行设计及振动特性分析。夹具设计过程中，采用结构优化软件OPTISHAPE-TS进行优化设计，振动特性分析应用有限元软件Ansys开展。设计与分析结果表明，经优化设计的夹具，其振动特性自身满足设计要求；另一方面，当夹具与振动台动圈相连接组成动圈夹具整体结构后，整体结构的模态与夹具自身模态相比发生改变。研究结果对振动试验控制技术有所启示，并为类似夹具优化设计提供依据。     

偏航状态下的风力机叶片气弹响应计算

考虑气动弹性对风力机叶片的影响,采用非定常叶素动量理论计算气动载荷,考虑离心力影响计算挥舞/摆振耦合的旋转叶片动力特性,运用模态叠加法,建立了叶片动力学方程,采用Runge-Kutta-Nys trom方法对方程进行求解,并引入气动阻尼效应,实现了气动与结构的耦合。进行了叶片动力特性及稳定偏航下叶片载荷与气弹响应的计算,并与商用软件计算结果进行了分析比较。结果表明,离心力对叶片动力特性存在明显影响,考虑气动弹性影响十分必要,对准确预测叶片振动水平和疲劳寿命具有重要意义。与商用软件相比,本文方法有一定的改进。     

基于ABAQUS的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析

应用ABAQUS有限元分析软件对某型发动机涡轮叶片的静强度和振动特性进行分析,得到了涡轮叶片的应力和位移分布云图,验证了涡轮叶片静强度的可靠性,得出涡轮叶片的各阶固有频率及振型,并绘制坎贝尔共振曲线图,计算涡轮叶片在发动机各工况下的共振裕度,对其发生共振的可能性进行了分析。根据静强度和振动特性的仿真结果,对涡轮叶片的维护修理和发动机试车等方面提出了相应建议。     

航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法

对航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法开展了研究。采用非均匀有理B样条实现风扇叶片型线的设计，通过各截面型线质心实现风扇叶片积叠成型；建立榫头的草图，拉伸生成风扇叶片的圆弧榫；考虑强度、振动特性，实现伸根段的设计。从振动适航条款CCAR 33.83的要求出发，给出了风扇叶片振动符合性的验证方法，基于建立的风扇叶片模型，采用有限元方法对风扇叶片的振动特性和振动应力进行计算。计算结果表明，在整个飞行包线环境下，该风扇叶片的振动特性和振动应力水平满足振动的适航条款要求，为风扇叶片的振动符合性设计与验证提供了依据。     

基于纯随机激励的热模态试验技术研究

考虑热影响的结构模态试验技术研究对高空高速越层飞行器的飞行安全具有重要的意义,主要介绍了基于纯随机激励的热模态试验技术,并以一个三角翼的热模态试验为例,阐述了热模态试验原理、方法,最终获得了三角翼的前四阶振动频率随时间变化的规律,为高空高速越层飞行器结构振动特性验证打下了坚实的基础。     

轮盘及带叶片轮盘振动分析方法

轮盘及带叶片轮盘的振动问题是航空涡轮机工程发展中最重要的问题之一。为了计算轮盘及带叶片轮盘的振动特性,人们已经进行了许多研究工作。近十年来,随着航空发动机技术以及有限元方法的发展,轮盘及带叶片轮盘的振动分析方法有了很大的发展。本文综述了国外有关轮盘及带叶片轮盘的各种振动分析方法。其中,有限元素法为最强有力的一种分析方法。近年来,在有限元素法中发展了一些新元素(如环形元素,扇形元素等)。若用这些元素来计算轮盘和带叶片轮盘的振动特性,可以大量节省计算机的存贮量和计算时间。因此它们对研究带叶片轮盘组合件的振动是十分有用的。本文介绍了40多篇文献。它们对研究轮盘及带叶片轮盘组合件的振动特性是很有价值的。     

探针支杆尾迹对压气机转子叶片振动特性的影响研究

针对某轴流压气机试验中出现的第一级转子叶片振动应变信号突增现象,开展了不同构型探针支杆尺寸对压气机转子叶片振动特性影响的对比试验。通过对比不同构型探针支杆尺寸、不同安装布局下转子叶片振动信号的变化,证实了进口探针支杆尺寸是诱发转子叶片异常振动的主要原因。同时采用流固耦合数值模拟方法,分析了探针支杆尾迹诱发转子叶片共振的流动机理。研究结果表明:支杆直径为10 mm的圆柱形探针诱发转子叶片发生整转速阶次激振的一阶共振,当探针支杆尺寸减小后,转子叶片振动响应水平显著降低。探针支杆诱发压气机转子叶片共振的扰动频率来源于支杆尾迹诱导频率与支杆通过频率的共同作用,支杆尾迹脱落涡会引起转子叶片进气攻角产生大幅值脉动。     

Blade-Loss-Caused Rubbing Dynamic Characteristics of Rotor-Bladed Disk-Casing System

Considering the elastic supports,the finite element model of rotor-bladed disk-casing system is established using commercial software ANSYS/LS-DYNA.Assuming that broken blade is released from the disk,the complicate rubbing responses of unbalanced rotor-bladed disk-casing system are studied under different operational speeds.In addition,influences of both plastic deformation of blade and casing failure are analyzed.The results show that there exist some multiple even fractional frequencies in the transient and steady vibration responses of unbalanced rotor.Besides,one nodal diameter vibration of bladed disk coupling with the lateral vibration of the shaft as well as the first order bending vibration of blade can be excited under low operational speed,while the first order bending vibration of blade coupling with the lateral vibration of disk-shaft is easily excited under high operational speed.During rubbing process,three distinct contact states can be observed:broken blade-casing contact,broken blade-blade component-casing contact and broken blade-casing contact/blade component-casing contact/blade selfcontact.It is worth noting that the third contact state is related to the operational speed.With the increase of operational speed,self-contact in the blade may occur.     

Vibration Fatigue Probabilistic Life Prediction Model and Method for Blade

Vibration fatigue is one of the main failure modes of blade.The vibration fatigue life of blade is scattered caused by manufacture error,material property dispersion and external excitation randomness.A new vibration fatigue probabilistic life prediction model(VFPLPM)and a prediction method are proposed in this paper.Firstly,as one-dimensional volumetric method(ODVM)only considers the principle calculation direction,a three-dimensional space vector volumetric method(TSVVM)is proposed to improve fatigue life prediction accuracy for actual threedimensional engineering structure.Secondly,based on the two volumetric methods(ODVM and TSVVM),the material C-P-S-N fatigue curve model(CFCM)and the maximum entropy quantile function model(MEQFM),VFPLPM is established to predict the vibration fatigue probabilistic life of blade.The VFPLPM is combined with maximum stress method(MSM),ODVM and TSVVM to estimate vibration fatigue probabilistic life of blade simulator by finite element simulation,and is verified by vibration fatigue test.The results show that all of the three methods can predict the vibration fatigue probabilistic life of blade simulator well.VFPLPM TSVVM method has the highest computational accuracy for considering stress gradient effect not only in the principle calculation direction but also in other space vector directions.     

尾流作用下对转涡轮叶片振动的流固耦合数值分析

采用对转涡轮设计可以提高喷气发动机的推重比.本文应用ANSYS/CFX软件,采用流固耦合数值分析方法对低压涡轮转子叶片进行了分析.对一定的涡轮工况,得到了高压涡轮转子叶片尾流作用下的低压涡轮转子叶片振动的应力和变形变化规律.采用傅里叶变换,对流体激励力、叶片应力及变形相应进行频谱分析,结果表明:在复杂来流激励下,叶片的第一阶振动较易被激起;但高阶振动响应不可忽略;而且叶身温度场不同,被激起的振动阶次也不同.     

某发动机一级压气机叶片抗鸟撞数值模拟

基于PAM．CRASH显式碰撞分析软件，建立了鸟撞发动机一级压气机叶片全尺寸有限元计算模型。计算分析了真实工况下鸟撞发动机叶片不同部位时鸟体及叶片的变形过程和动态响应。计算结果表明，鸟体被叶片切碎的大小及叶片变形程度与鸟体撞击叶片部位有关，鸟体撞击叶片根部时鸟体大部分从叶盘下通过，叶梢位移较小而叶根等效应力较大，导致叶片从根部发生断裂的可能性较大；撞击中部时，整个鸟体被叶片切碎后沿着叶片缝隙穿过，叶梢位移和叶根等效应力处于中等水平，对叶片损害不大；撞击梢部时，叶根等效应力很小，但叶梢位移很大，相临叶片发生撞击可能使发动机无法正常工作。     

一种新型疲劳试验器的试验研究

PYD-1型叶片振动疲劳试验器是根据电(磁)涡流原理研制的一种新型疲劳试验设备。其工作频带宽、高频特性好、系统中引进串联电容谐振方案,功率消耗明显下降。在疲劳试验技术方面开创了一种新的激振方法。 本文阐明了电(磁)涡流激振的工作原理、性能特点;叙述了磁路分析与结构设计、电容谐振方案、振幅自动控制与遥控监视等。最后,介绍了用该设备对发动机叶片进行的振动疲劳试验,效果良好。     

航空发动机振动与平衡研究

转子不平衡引起的振动故障是航空发动机常见并且危害较大的故障,对发动机转子平衡是降低发动机振动的重要措施。本文主要以CFM56系列发动机为研究对象,介绍其静平衡和动平衡的基本原理和具体方法,为航空发动机相关维护以及振动平衡研究提供参考。     

带缘板阻尼块涡轮叶片减振特性研究

以某型带缘板阻尼块涡轮叶片为对象,采用二维整体-局部统一滑动模型,编制涡轮叶片振动响应分析程序。在此基础上系统地计算不同参数时带缘板阻尼块叶片的振动响应,分析了正压力、外激励对减振效果的影响。算例分析表明:同一外激励下,存在一最佳正压力可以使系统减振效果比较好;正压力不变时,外激励幅值大小的变化对叶片减振效果有较大影响;另外阻尼块对叶片起到调频作用。