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叶片作为燃气轮机的核心零部件,有着高温高压高转速等严峻的工作特点,承受着各种类型的复杂载荷工况,长期以来一直是研究人员关注的重点。近年来,新型材料的应用使得叶片的强度不断提升,现在单纯由于材料强度不足、叶片过载断裂在实际使用过程中很少遇到。据统计,疲劳断裂失效是燃气轮机叶片中最常见的一类失效模式,约占整个叶片失效的80%。由外激励和自激引起的叶片高频振动被认为是引起叶片疲劳损伤的主要因素之一,而振动能量在叶片各处的分布不同造成叶片疲劳损伤的位置各不相同。本文围绕旋转叶片这一研究对象在结构振动领域的局部化振动特性展开综合分析,具体归纳为以下几个方面:(1)对国内外叶片振动相关领域的研究现状作了综合性评述,分析了当前旋转叶片模型的建立和动态响应的计算方法。建立了8节点三维等参元,并研究了其模态和响应的求解方法。深化振动局部化概念,指出不仅叶盘失谐造成振动能量向系统中的某些叶片集中,外激励的影响同样也会造成振动能量在单一叶片上的分布不均。(2)分析叶盘结构的动态特性,研究随机失谐量、轴弯曲对叶盘结构动态特性的影响。使用叶盘模态分布图、模态分离度等方式描述其影响。(3)对叶片进行模态分析,绘制了旋转叶片的Campbell图。随后分析了几种可能引起叶片局部振动的外激励:碰摩激励、气流激励和基础载荷激励。对几种外激励分别建立载荷模型,针对不同载荷提出不同的加载与分析方法,研究了几种载荷作用下叶片的动态响应,使用曲线插值、曲线拟合、傅立叶级数展开等方法对响应作波形分析、频谱分析、谐波分析等。(4)编写旋转叶片的动力学分析软件,将本文所做的分析工作通过软件实现分析的自动化。