失諧葉盤振動(dòng)特性分析與魯棒優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、葉片輪盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，長(zhǎng)期以來(lái)葉片輪盤的振動(dòng)疲勞一直是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性與可靠性的重要原因。實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)葉片輪盤由于加工誤差、運(yùn)行磨損、材料性質(zhì)等因素的影響，各個(gè)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(dòng)局部化會(huì)導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片輪盤發(fā)生高周疲勞失效斷裂，失諧問(wèn)題的研究已有幾十年，但至今任沒(méi)有有效的抑制振動(dòng)局部化的有效措施，本文將從動(dòng)力學(xué)魯棒設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)研究失諧葉片

2、輪盤系統(tǒng)的振動(dòng)特性及振動(dòng)抑制方法，探索可行的抑制振動(dòng)方法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片輪盤減振設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　引起失諧的原因有多種，如葉片本身尺寸（長(zhǎng)、寬、高）加工誤差、葉片與輪盤相對(duì)位置——葉片安裝角誤差等。對(duì)于葉片本身尺寸誤差引起的葉片失諧在研究中一般通過(guò)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(duì)新的失諧方式——葉片安裝角失諧導(dǎo)致的誤差進(jìn)行了研究，對(duì)比了其與葉片尺寸引起的葉片失諧的不同。
　　失

3、諧問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的不確定問(wèn)題，不確定問(wèn)題的研究一般應(yīng)從概率統(tǒng)計(jì)角度出發(fā)研究其分布規(guī)律與特性。因不確定性無(wú)法消除，有效的減振設(shè)計(jì)方法是提高結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的主要手段。魯棒設(shè)計(jì)將是一個(gè)有效的方法，魯棒設(shè)計(jì)在控制理論與結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中已有很多應(yīng)用，但在動(dòng)力學(xué)中相對(duì)較少，本文將利用Taguchi方法在這方面進(jìn)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(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)三個(gè)階段。在參數(shù)設(shè)計(jì)中正交實(shí)驗(yàn)

4、是一種常用的有效方法，可以有效的減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)并得到各個(gè)參數(shù)的靈敏度，可以大大減少不確定問(wèn)題的計(jì)算量。另外，不確定問(wèn)題研究中在考慮了多個(gè)參數(shù)的不確定性后，如何確定各個(gè)不確定參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響的不同程度對(duì)實(shí)際參數(shù)控制具有重要指導(dǎo)意義。
　　本文詳細(xì)介紹了失諧的相關(guān)概念、研究進(jìn)展，并對(duì)目前廣泛采用的研究方法進(jìn)行了分析比較。從數(shù)學(xué)模型分析了葉盤結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)葉片失諧與安裝角失諧進(jìn)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