【摘 要】
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整体叶盘结构是涡轮转子系统中的关键部件,在工程领域中得到广泛的应用,具有循环对称的结构特点。整体叶盘在实际的工作过程中,由于制造人员的加工误差,不可避免的材料缺陷,高强度使用造成的磨损等,导致了整体叶盘结构中的各叶片质量、刚度、几何形状等参数产生变化,破坏了其本身所具有的循环对称性。在整体叶盘振动响应特性的研究中,通常将这种小量的改变称为失谐。失谐会使整体叶盘产生振动局部化现象,导致重大的工程事故
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整体叶盘结构是涡轮转子系统中的关键部件,在工程领域中得到广泛的应用,具有循环对称的结构特点。整体叶盘在实际的工作过程中,由于制造人员的加工误差,不可避免的材料缺陷,高强度使用造成的磨损等,导致了整体叶盘结构中的各叶片质量、刚度、几何形状等参数产生变化,破坏了其本身所具有的循环对称性。在整体叶盘振动响应特性的研究中,通常将这种小量的改变称为失谐。失谐会使整体叶盘产生振动局部化现象,导致重大的工程事故发生,因此对失谐整体叶盘的振动特性研究具有十分重要的意义。本文针对整体叶盘中由于叶片质量分布不均所引起的叶片质量失谐、振动局部化等问题,对失谐整体叶盘的振动响应特性进行研究。主要分析了失谐条件下的整体叶盘振动响应特性,以及不同叶盘参数条件下,叶片质量失谐对整体叶盘的振动响应的影响。首先,对循环对称结构的整体叶盘响应特性进行分析。基于整体叶盘的受迫振动响应与固有特性基本原理,应用集中参数法建立几何物理模型,并求解出整体叶盘频率和幅值的对应关系,拟合出系统的响应特性曲线。根据其响应曲线的变化特点,分析并总结谐调整体叶盘系统的振动响应特性及规律。其次,对叶片质量失谐整体叶盘的响应特性进行分析,研究叶片质量失谐条件下的整体叶盘振动响应规律。通过谐调结构整体叶盘研究建立的系统运动方程,采用失谐摄动法推导出叶片质量失谐整体叶盘系统的响应特性方程。使用MATLAB软件计算求解方程,并拟合出失谐系统的响应特性曲线,分析得到叶片质量失谐条件下整体叶盘的振动响应特性。再次,对失谐系统中不同叶盘参数条件下的响应特性进行分析。在叶片质量失谐基础上,取整体叶盘的不同参数(耦合强度、阻尼比等),代入响应特性方程进行求解。使用MATLAB处理相关数据,并拟合成响应特性曲线。观察曲线的变化特点,总结叶盘各项参数对叶片质量失谐系统振动特性的影响规律。最后,应用ANSYS三维有限元软件对叶片质量失谐整体叶盘的响应特性分析,并验证其规律的准确性。使用Solidworks软件建立了整体叶盘三维模型,通过改变叶片几何结构的方式实现整体叶盘系统的质量失谐,将模型导入到ANSYS WORKBENCH中,进行谐响应分析。并与集中参数分析法得出的结果进行比较分析。
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