失諧葉盤振動特性分析與魯棒優(yōu)化設計.pdf

1、葉片輪盤是航空發(fā)動機的重要部件，長期以來葉片輪盤的振動疲勞一直是影響航空發(fā)動機的安全性與可靠性的重要原因。實際發(fā)動機葉片輪盤由于加工誤差、運行磨損、材料性質(zhì)等因素的影響，各個葉片間的性質(zhì)均存在一定的差異（通常在5％以下），這種差異叫做失諧（mistuning）。失諧后的振動局部化會導致航空發(fā)動機葉片輪盤發(fā)生高周疲勞失效斷裂，失諧問題的研究已有幾十年，但至今任沒有有效的抑制振動局部化的有效措施，本文將從動力學魯棒設計的觀點出發(fā)研究失諧葉片

2、輪盤系統(tǒng)的振動特性及振動抑制方法，探索可行的抑制振動方法，對發(fā)動機葉片輪盤減振設計具有重要意義。
　　引起失諧的原因有多種，如葉片本身尺寸（長、寬、高）加工誤差、葉片與輪盤相對位置——葉片安裝角誤差等。對于葉片本身尺寸誤差引起的葉片失諧在研究中一般通過改變?nèi)~片的彈性模量模擬，這一方面研究已較為深入，基本取得一致結(jié)論。本文主要對新的失諧方式——葉片安裝角失諧導致的誤差進行了研究，對比了其與葉片尺寸引起的葉片失諧的不同。
　　失

3、諧問題實質(zhì)上是結(jié)構(gòu)動力學中的不確定問題，不確定問題的研究一般應從概率統(tǒng)計角度出發(fā)研究其分布規(guī)律與特性。因不確定性無法消除，有效的減振設計方法是提高結(jié)構(gòu)動力性能的主要手段。魯棒設計將是一個有效的方法，魯棒設計在控制理論與結(jié)構(gòu)靜力學中已有很多應用，但在動力學中相對較少，本文將利用Taguchi方法在這方面進行研究。
　　Taguchi方法是一種提高系統(tǒng)魯棒性的有效方法，主要分為系統(tǒng)設計、參數(shù)設計、容差設計三個階段。在參數(shù)設計中正交實驗

4、是一種常用的有效方法，可以有效的減少實驗次數(shù)并得到各個參數(shù)的靈敏度，可以大大減少不確定問題的計算量。另外，不確定問題研究中在考慮了多個參數(shù)的不確定性后，如何確定各個不確定參數(shù)對系統(tǒng)性能影響的不同程度對實際參數(shù)控制具有重要指導意義。
　　本文詳細介紹了失諧的相關概念、研究進展，并對目前廣泛采用的研究方法進行了分析比較。從數(shù)學模型分析了葉盤結(jié)構(gòu)的振動特點，對葉片失諧與安裝角失諧進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)安裝角失諧不同于以往的葉片失諧，葉片失