航空发动机风扇叶片振动特性分析 被引量：20

1

作者 寇海军 张俊红 林杰威 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期109-114,共6页

针对叶片的振动失效关系到整台发动机的工作可靠性的问题,基于振动分析理论,在风扇叶片模态试验的基础上,结合有限元方法建立了叶片振动分析模型;考虑气体与叶片的耦合作用,建立了旋转叶片流道模型;利用计算流体动力学计算了额定工况下... 针对叶片的振动失效关系到整台发动机的工作可靠性的问题,基于振动分析理论,在风扇叶片模态试验的基础上,结合有限元方法建立了叶片振动分析模型;考虑气体与叶片的耦合作用,建立了旋转叶片流道模型;利用计算流体动力学计算了额定工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析中进行了叶片静频、动频和振动响应分析,从而得到叶片在不同转速下的动态响应。分析发现,叶片转速在2 000~3 600r/min范围内的10个转速点存在谐共振。通过进一步分析10个转速下的叶片振型与动态应力得出：临界转速工况下的振动应力明显高于相邻转速,但共振应力峰值与临界转速并无正相关性;共振应力集中位置受叶片模态振型影响较大,始终出现于叶片前缘并沿叶高方向变化,表明叶片前缘最易发生振动疲劳。研究结果对叶片振动疲劳设计和维护维、修均有一定的指导意义。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 计算流体动力学 有限元方法 振动特性

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航空发动机风扇叶片硬物冲击损伤特征 被引量：16

2

作者 马超 王玉娜 +1 位作者 武耀罡 徐建新 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1105-1111,共7页

通过对国内近20年民用航空发动机风扇叶片外物损伤数据调研与统计分析,筛选最具典型特征的硬物冲击损伤数据,依据发动机维修手册对风扇叶片损伤类型特征进行了分类,研究损伤类型与发动机类型的相关性和差异性、损伤发生位置特征、损伤... 通过对国内近20年民用航空发动机风扇叶片外物损伤数据调研与统计分析,筛选最具典型特征的硬物冲击损伤数据,依据发动机维修手册对风扇叶片损伤类型特征进行了分类,研究损伤类型与发动机类型的相关性和差异性、损伤发生位置特征、损伤尺寸特征等内容.分析结果表明:发动机风扇叶片硬物冲击损伤类型表现出多样化特征,其中缺口和凹坑两类损伤类型发生概率较大,而且不同损伤类型在特定发动机型号中又存在一定的差异性.通过对损伤位置与尺寸特征的分析,表明风扇叶片的损伤位置存在一定的集簇统计规律,缺口的损伤尺寸特性存在一定的统计分布规律.研究结果能够为航空发动机风扇叶片实际的维护维修工作提供相关技术参考. 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 硬物冲击损伤 损伤特征 数据分析

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航空发动机风扇叶片硬物冲击损伤的统计分析 被引量：13

3

作者 马超 武耀罡 +1 位作者 师利中 徐建新 《航空维修与工程》 2016年第3期41-42,共2页

对国内近20年民用航空发动机风扇叶片外物损伤的数据进行了统计,依据发动机维修手册对风扇叶片硬物冲击损伤的类型进行了分类,并对各种硬物损伤类型进行了统计分析和总结。

关键词 航空发动机 风扇叶片 外物损伤

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航空发动机宽弦风扇叶片鸟撞损伤模型标定 被引量：13

4

作者 柴象海 侯亮 +1 位作者 王志强 汤忠斌 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1032-1038,共7页

为建立航空发动机风扇叶片抗鸟撞载荷能力的量化预测方法,针对特定的航空发动机宽弦风扇叶片设计,依据发动机在典型工作状态下的吸鸟速度、角度等撞击参数开展叶片鸟撞试验,采用显式动力学数值仿真方法,建立叶片鸟撞试验仿真分析模型,... 为建立航空发动机风扇叶片抗鸟撞载荷能力的量化预测方法,针对特定的航空发动机宽弦风扇叶片设计,依据发动机在典型工作状态下的吸鸟速度、角度等撞击参数开展叶片鸟撞试验,采用显式动力学数值仿真方法,建立叶片鸟撞试验仿真分析模型,并通过对模型中叶片材料参数、鸟体本构模型参数、鸟与叶片耦合接触参数进行敏感度分析,对模型进行标定.结果表明,标定后的鸟撞分析模型所预测的叶片损伤模式与试验结果一致,预测的损伤位置与试验测量结果误差小于10%. 展开更多

关键词 航空发动机 宽弦风扇叶片 鸟撞 数值仿真 模型标定

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航空发动机风扇叶片冲击加强轻量化设计 被引量：8

5

作者 柴象海 张执南 +1 位作者 阎军 刘传欣 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期186-192,共7页

以提高风扇叶片抗冲击性能为目标,以空心率为约束条件,进行风扇叶片创新构型设计优化,并通过试验件加工和性能评估,验证所设计方案的合理性.建立了瞬态冲击载荷静力学等效方法,获取了风扇叶片在工作状态下能够有效抵抗鸟撞冲击载荷的最... 以提高风扇叶片抗冲击性能为目标,以空心率为约束条件,进行风扇叶片创新构型设计优化,并通过试验件加工和性能评估,验证所设计方案的合理性.建立了瞬态冲击载荷静力学等效方法,获取了风扇叶片在工作状态下能够有效抵抗鸟撞冲击载荷的最优质量分布.基于优化结果,建立了低质量、高抗冲击性能的风扇叶片几何构型.通过3D打印风扇叶片优化构型试验件,进行加工工艺可行性和优化构型试验件的力学性能评估,验证了优化设计方案的工艺可实现性、静力性能和抗鸟撞性能.结果表明:上述优化方法的建立能够为航空发动机空心风扇叶片设计提供可行的技术手段,使得叶片空心率提高到45%以上,并显著提升叶片抗冲击性能. 展开更多

关键词 航空发动机 宽弦风扇叶片 轻量化设计 拓扑优化 3D打印

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航空发动机碳纤维复合材料风扇叶片叶尖间隙测量研究 被引量：2

6

作者 易亮 薛志飞 +3 位作者 郑芳芳 李发富 牛广越 段发阶 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期673-679,共7页

动叶片的叶尖间隙参数直接决定航空发动机的工作效率和运行安全,随着发动机朝着质量更轻、运转效率更高的方向发展,碳纤维复合材料(CFRP)被广泛应用于大涵道比航空发动机风扇叶片的设计,然而材料导电性会影响间隙测量结果。提出了一种... 动叶片的叶尖间隙参数直接决定航空发动机的工作效率和运行安全,随着发动机朝着质量更轻、运转效率更高的方向发展,碳纤维复合材料(CFRP)被广泛应用于大涵道比航空发动机风扇叶片的设计,然而材料导电性会影响间隙测量结果。提出了一种基于电容法的CFRP叶片叶尖间隙测量方法;利用显微观察和元素分析,获取了CFRP叶片导电性规律,建立了仅碳纤维层参与构成电容器极板的叶尖间隙测量模型;开展了金属叶片和CFRP叶片叶尖间隙测量的仿真和实验,结果表明,两种叶片在不同间隙值下的电容输出呈比例关系,CFRP叶片的叶尖间隙测量精度优于45μm;完成了某型大涵道比航空发动机的测量试验,验证了航空发动机CFRP风扇叶片叶尖间隙测量方法的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 航空发动机 叶尖间隙 非接触测量 风扇叶片 碳纤维复合材料 电容法

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航空发动机叶片抗冲击动力学拓扑优化研究 被引量：6

7

作者 何旅洋 郑百林 +1 位作者 杨彪 张锴 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2016年第3期513-521,共9页

本文运用了结合混合元胞自动机(Hybrid Cellular Automaton,HCA)方法和基于LS-DYNA显式有限元算法的动力学拓扑优化方法来解决非线性动力学拓扑优化问题,并形成了该方法迭代过程的数学模型.运用该方法,对某航空发动机叶片进行了动力学... 本文运用了结合混合元胞自动机(Hybrid Cellular Automaton,HCA)方法和基于LS-DYNA显式有限元算法的动力学拓扑优化方法来解决非线性动力学拓扑优化问题,并形成了该方法迭代过程的数学模型.运用该方法,对某航空发动机叶片进行了动力学拓扑优化设计,给出了优化后结构的材料分布,并与优化前结构进行了对比分析.结果表明,优化后结构相比于优化前在材料分布上更加合理,在减少质量的同时降低了结构在冲击过程中的最大应力,实现了航空发动机的抗冲击优化,为航空发动机动态优化设计提供了有效分析方法. 展开更多

关键词 拓扑优化 航空发动机风扇叶片 冲击动力学 混合元胞自动机

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某型航空发动机宽弦风扇叶片强度分析 被引量：6

8

作者 侯甲栋 陈淑仙 《航空计算技术》 2015年第2期10-12,共3页

针对某型航空发动机,考虑到离心力和气动力共同作用的影响,对该型发动机风扇叶片进行了有限元建模和强度分析,其中对气动力的加载进行了适当的简化。计算结果表明,该型叶片具有较高的静强度储备;应力集中区域在风扇叶片叶盆靠近叶根的区... 针对某型航空发动机,考虑到离心力和气动力共同作用的影响,对该型发动机风扇叶片进行了有限元建模和强度分析,其中对气动力的加载进行了适当的简化。计算结果表明,该型叶片具有较高的静强度储备;应力集中区域在风扇叶片叶盆靠近叶根的区域,是叶片的几何形状以及离心力和气动力共同作用的结果。 展开更多

关键词 航空发动机 宽弦 风扇叶片 气动力 强度分析

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民用航空发动机转子包容性适航要求及符合性方法研究

9

作者 杜春林 邢军 +6 位作者 赵振强 何歆 戚震辉 江涛 葛岩 张超 李玉龙 《航空科学技术》 2023年第10期66-73,共8页

航空发动机转子包容性能够降低飞机损坏的概率,从而提高飞行的安全性,它是航空发动机结构设计的重要环节,也是适航审定重点关注的内容之一。本文从适航规章对于航空发动机包容性的要求出发,研究了与包容性相关的适航条款的发展历程,以... 航空发动机转子包容性能够降低飞机损坏的概率,从而提高飞行的安全性,它是航空发动机结构设计的重要环节,也是适航审定重点关注的内容之一。本文从适航规章对于航空发动机包容性的要求出发,研究了与包容性相关的适航条款的发展历程,以及复合材料风扇叶片包容性的专用条件,从而确定包容性相关条款和专用条件的实质要求及符合性方法。最后,通过某型发动机的审查实例,说明满足包容性相关的条款和专用条件需要开展的符合性工作,为发动机制造商的包容性设计以及适航部门的包容性适航审定提供参考。 展开更多

关键词 航空发动机转子 包容性 适航要求 安全分析 复合材料风扇叶片

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航空发动机风扇叶片结构损伤识别研究 被引量：1

10

作者 郝红勋 李长季 《中国民航大学学报》 CAS 2009年第6期17-20,共4页

航空发动机风扇叶片常常因为疲劳裂纹而引起整个结构的损坏,导致重大的安全事故。基于此,提出基于BP神经网络研究航空发动机风扇叶片结构损伤识别的方法,采用有限元法计算出的结构固有频率平方的变化量为标识量进行网络仿真,通过对仿真... 航空发动机风扇叶片常常因为疲劳裂纹而引起整个结构的损坏,导致重大的安全事故。基于此,提出基于BP神经网络研究航空发动机风扇叶片结构损伤识别的方法,采用有限元法计算出的结构固有频率平方的变化量为标识量进行网络仿真,通过对仿真数据的分析,比较准确地识别出结构损伤的位置和程度,为及时地发现损伤并且进行针对性的维修提供依据。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 损伤识别 BP神经网络 固有频率

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宽弦风扇叶片颤振预测的工程研究 被引量：1

11

作者 章嘉麟 丁建国 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2019年第1期8-13,共6页

为研究宽弦复合弯掠风扇叶片的颤振问题,以及适用于工程设计的颤振预测方法,分别采用经验法和数值模拟方法,对大涵道比风扇性能试验件叶片进行颤振预测,并将预测结果与试验结果进行对比,考察颤振预测方法的准确性和实用性。对比过程中,... 为研究宽弦复合弯掠风扇叶片的颤振问题,以及适用于工程设计的颤振预测方法,分别采用经验法和数值模拟方法,对大涵道比风扇性能试验件叶片进行颤振预测,并将预测结果与试验结果进行对比,考察颤振预测方法的准确性和实用性。对比过程中,分析了颤振发生的机理,提出了抑制颤振的手段。结果表明:两种方法都准确地预测了风扇转子叶片发生的颤振,与试验现象吻合,计算量在可接受范围内,具备工程实用价值。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 颤振预测 经验法 数值模拟法 颤振抑制

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航空发动机风扇叶片脱落仿真分析大规模并行计算方法研究 被引量：1

12

作者 侯亮 张晓云 +1 位作者 王志强 柴象海 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期383-386,共4页

针对航空发动机风扇叶片脱落数值仿真的问题,分析了并行计算模式与网格区域分解策略对并行计算效率和一致性的影响。在保证计算结果一致性前提下,提出了高效率区域分解和并行模式配置策略。最后通过工程算例进行了验证。

关键词 航空发动机 风扇叶片脱落 并行计算 一致性

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涡扇发动机风扇转子叶片多工况动应力响应特征研究

13

作者 杜传宇 刘洋 +2 位作者 姜睿 张代龙 安中彦 《燃气涡轮试验与研究》 2022年第5期8-13,共6页

针对涡扇发动机整机试车中风扇1级转子叶片出现危险的高频振动应力问题,为了摸清风扇叶片振动特性,评估振动风险,在风扇部件性能试验中制定了风扇1级转子叶片的动应力测试方案,试验获取了不同可调进口导叶角度、不同压比和不同堵塞比状... 针对涡扇发动机整机试车中风扇1级转子叶片出现危险的高频振动应力问题,为了摸清风扇叶片振动特性,评估振动风险,在风扇部件性能试验中制定了风扇1级转子叶片的动应力测试方案,试验获取了不同可调进口导叶角度、不同压比和不同堵塞比状态下的叶片振动应力响应特征。测试结果表明:风扇叶片存在由可调进口导叶尾流激励激起的共振,振动应力随着导叶角度的增大而增大。逼喘过程中,随着压比增大,在偏离共同工作线后风扇1级转子叶片存在非整阶次激振因素引起的危险振动应力;随着转速升高,共振响应区域向喘振边界靠近,强度储备偏低。随着畸变指数的增加,该共振应力先增大而后再大幅降低。试验结果为分析整机试验中风扇强度储备不足的问题提供了依据。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 振动应力 激振因素 强度储备 畸变指数

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航空发动机风扇叶片振动应力试验分析 被引量：1

14

作者 陶冶 田琳 张帅 《机械研究与应用》 2018年第1期36-38,共3页

通过试验获取航空发动机转子叶片在实际工作条件下的振动应力,是开展转子叶片设计验证及优化改进的重要手段。以某航空发动机为研究对象,设计风扇叶片振动应力地面试验方案,开展台架试验和装机地面试验,测取风扇叶片振动数据并进行振动... 通过试验获取航空发动机转子叶片在实际工作条件下的振动应力,是开展转子叶片设计验证及优化改进的重要手段。以某航空发动机为研究对象,设计风扇叶片振动应力地面试验方案,开展台架试验和装机地面试验,测取风扇叶片振动数据并进行振动应力分析。分析结果表明:装机地面试验中,风扇叶片振动应力较台架试验显著增长,说明发动机安装状态的变化对风扇叶片振动应力有较大影响。 展开更多

关键词 发动机 风扇叶片 振动应力 地面试验

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风扇叶片脱落机匣包容性仿真并行计算一致性研究 被引量：1

15

作者 郑恒 柴象海 《航空科学技术》 2015年第2期68-73,共6页

风扇叶片脱落并行计算结果的一致性非常重要。在共享内存并行(SMP)模式下,由于计算随机误差和误差累积现象的存在,计算结果可能不一致。针对该问题,对某型大涵道比涡扇发动机简化的三叶片模型进行并行仿真计算,分析造成计算结果不一致... 风扇叶片脱落并行计算结果的一致性非常重要。在共享内存并行(SMP)模式下,由于计算随机误差和误差累积现象的存在,计算结果可能不一致。针对该问题,对某型大涵道比涡扇发动机简化的三叶片模型进行并行仿真计算,分析造成计算结果不一致的误差来源,提出四种控制策略,研究表明,通过计算方法的改进和计算平台的选择可以有效避免误差累积现象,提高并行计算精度。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片脱落 机匣 包容性 并行计算 一致性 数值仿真

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风扇叶片爆炸飞断等效试验与分析方法

16

作者 史同承 江有为 柴象海 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期386-396,共11页

针对航空发动机风扇叶片爆炸飞断试验难度大、成本高的问题,在发动机研制初期,通过等效平板试验件爆炸损伤机理试验,模拟风扇叶片实际损伤与飞断过程。基于包容性试验对叶片爆炸飞断位置、转速、时间和额外动能的要求,以飞断质量、动能... 针对航空发动机风扇叶片爆炸飞断试验难度大、成本高的问题,在发动机研制初期,通过等效平板试验件爆炸损伤机理试验,模拟风扇叶片实际损伤与飞断过程。基于包容性试验对叶片爆炸飞断位置、转速、时间和额外动能的要求,以飞断质量、动能和损伤截面积等效为准则,首先,根据飞断截面平均应力进行等效平板和爆炸结构设计。然后,采用显式动力学数值仿真方法对等效平板爆炸损伤和飞断过程进行模拟,评估飞断时间和飞断动能,并根据仿真结果对试验方案进行优化。最后,通过平板等效试验和真实风扇叶片试验对优化后的爆炸飞断方案进行验证。经评估,风扇叶片爆炸飞断位置准确,飞断转速误差控制在[0%,+1%]之内,符合适航规章的要求,且爆炸未对飞断碎片施加额外动能。采用爆炸飞断等效试验与分析方法,能够有效提高真实风扇叶片包容试验的成功率,具备工程应用的可行性。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 爆炸飞断 等效试验 数值仿真

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航空发动机新旧叶片疲劳强度对比分析

17

作者 罗宇晴 蔚夺魁 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第2期43-46,共4页

对航空发动机新旧风扇工作叶片进行疲劳强度对比分析,通过扫频法测定其一阶共振频率,并在一阶共振频率下对叶片进行激振,测试其对应3×107次循环时的高周疲劳极限。采用单样本t检验的方法对试验结果进行统计分析,获得风扇工作叶片... 对航空发动机新旧风扇工作叶片进行疲劳强度对比分析,通过扫频法测定其一阶共振频率,并在一阶共振频率下对叶片进行激振,测试其对应3×107次循环时的高周疲劳极限。采用单样本t检验的方法对试验结果进行统计分析,获得风扇工作叶片新叶片对应95%置信度的疲劳极限为432.38 MPa,旧叶片对应95%置信度的疲劳极限为353.18 MPa,旧叶片的疲劳极限相对于新叶片明显降低。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片 高周疲劳 疲劳极限 有限元计算扫频 T检验

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航空发动机基于爆炸冲击波防鸟撞理论的探索性研究

18

作者 杨瑞进 姜楠 +2 位作者 池剑虹 孟宪国 邹宜勇 《机械管理开发》 2013年第2期13-15,17,共4页

根据航空发动机的工作性能及其结构特点,提出了利用爆炸冲击波防鸟撞的设计思路,推导了爆炸冲击波的基本理论及数学模型,计算了爆炸冲击波对航空发动机稳定性的影响,并分析和验证了利用爆炸冲击波防鸟撞设计思路的可行性。

关键词 航空发动机 鸟撞 风扇叶片 压气机 爆炸冲击波 MATLAB

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风扇叶片结冰对航空发动机不平衡响应的影响 被引量：4

19

作者 侯乃先 郑李鹏 +1 位作者 余放 杨坤 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第2期363-366,共4页

航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子... 航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子不平衡。通过整机有限元模型研究了风扇叶片结冰对不同支撑轴承载荷和位移的影响;进一步研究了不平衡条件下转子和静子的间隙。研究结果表明风扇叶片结冰质量的最大工况为地面慢车状态,对一号轴承和二号轴承有一定的影响。提出的分析方法可以为风扇叶片防冰设计和验证提供指导。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇叶片结冰 转子不平衡 转子动力学

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预应力对风扇转子叶片振动特性的影响 被引量：1

20

作者 陈官峰 吴光耀 +2 位作者 高仁衡 杜文军 段锟 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2017年第3期29-34,共6页

为研究离心载荷和气动载荷作用对风扇转子叶片振动特性的影响,在考虑预应力的状态下对大尺寸航空发动机风扇转子叶片的振动特性进行了研究。分别考虑几何小变形和大变形条件对预应力的影响,计算并对比分析了不同转速下风扇转子叶片的频... 为研究离心载荷和气动载荷作用对风扇转子叶片振动特性的影响,在考虑预应力的状态下对大尺寸航空发动机风扇转子叶片的振动特性进行了研究。分别考虑几何小变形和大变形条件对预应力的影响,计算并对比分析了不同转速下风扇转子叶片的频率和振型。与叶片实测频率对比表明,考虑大变形条件计算的叶片频率更接近实测频率(仅相差1.82%),小变形条件计算的叶片频率与实测值最大相差6.88%,扭转振型所对应的频率值差别尤其明显。说明小变形条件分析大尺寸风扇叶片所产生的误差不可忽略,大变形条件下的模态分析更精确。 展开更多

关键词 航空发动机 风扇转子叶片 预应力 大变形 小变形 振动特性 模态分析法

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