叶冠界面摩擦阻尼减振特性的研究

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叶片是航空发动机重要的零部件之一,在恶劣环境下受到振动作用而发生故障,其故障约占发动机结构故障的三分之一。采用带冠叶片进行减振机理研究具有深远的实际意义和工程价值。本文研究的目的是利用叶冠工作面接触摩擦理论对带冠叶片进行减振特性研究,并利用理论对所建模型进行了分析。主要工作和结论如下:(1)对摩擦界面理论模型的研究。利用界面摩擦理论和了解已有的干摩擦界面模型,对叶冠工作面运动方式进行研究,分析它们的优缺点,并着重研究接触面迟滞弹簧摩擦模型,系统地建立接触面运动模型进行阻尼减振计算,发现随着叶冠接触面正压力的增大,振幅有一个先变小后变大的过程。(2)对带冠叶片减振特性的研究。采用带弹簧和质量块的悬臂梁简化模型来模拟带冠叶片,通过研究发现,随着叶冠质量的增加其前五阶固有频率逐渐下降,随着弹簧支撑刚度的增加模型的固有频率也呈上升趋势,而且各阶频率增加的幅度不一样。(3)建立参数化叶冠的有限元计算模型。分别建立单叶片、双叶片和三叶片的带冠叶片有限元分析模型,进行了静力分析、模态分析、接触分析、谐响应分析、瞬态动力学分析,研究发现,带冠叶片上的响应值随着叶冠工作面上接触刚度的变化而变化,最大响应对应的激振频率也发生偏移,存在一个使位移响应最小的刚度值;分析了不同阻尼系数下叶冠的应力的变化情况。(4)利用碰撞理论,对带冠叶片模型进行碰撞分析,研究表明,带冠叶片在运转过程中,冠与冠之间发生接触碰撞,随着摩擦系数的不同叶冠接触面的动能、滑动能和内能都发生变化。
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