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刚度随机失谐叶盘结构概率模态特性分析 被引量：31
1
作者 王建军 姚建尧 李其汉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期256-262,共7页
基于典型叶盘结构的集中参数模型和Monte Carlo数值计算,分析了刚度随机失谐叶盘结构的概率固有特性.给出了叶盘结构的扇区两自由度集中参数模型,计算并说明了其基本频率结构特性,根据叶盘结构模态振动物理背景,提出了一个定量表征模态... 基于典型叶盘结构的集中参数模型和Monte Carlo数值计算,分析了刚度随机失谐叶盘结构的概率固有特性.给出了叶盘结构的扇区两自由度集中参数模型,计算并说明了其基本频率结构特性,根据叶盘结构模态振动物理背景,提出了一个定量表征模态振型局部化程度的指标-模态局部化因子,分别计算了不同随机刚度失谐叶盘结构固有频率和模态振型局部化的统计特性,讨论了失谐因素的影响规律等.研究表明,叶片和耦合刚度的失谐影响的频率区间有着明显的不同,并在其影响频段内模态局部化因子会出现"突变"的现象. 展开更多
关键词 航空 、航天推进系统 叶盘结构 随机刚度失谐 概率振动模态特性 模态局部化因子
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频率转向特征对失谐叶盘模态局部化的作用 被引量：18
2
作者 王红建 贺尔铭 赵志彬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期82-85,共4页
基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对频率转向区内的系统固有频率及叶片模态振型的影响,提出了一个描述模态局部化程度的参数,仿真研究了频率转向特征对失谐叶盘模态局部化程度的作用规律。研究表明,频率转向曲线之间关于节径的... 基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对频率转向区内的系统固有频率及叶片模态振型的影响,提出了一个描述模态局部化程度的参数,仿真研究了频率转向特征对失谐叶盘模态局部化程度的作用规律。研究表明,频率转向曲线之间关于节径的最小间隙(转向频率间隙)是反映频率转向特征的重要参数,并存在一个转向频率间隙的极小值点,在该极值点附近,频率转向区内的模态对叶片失谐非常敏感,并会导致模态局部化程度剧烈变化。 展开更多
关键词 叶盘 固有频率 转向特征 失谐 模态局部化
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具有干摩擦散乱失谐的叶盘受迫响应特性 被引量：13
3
作者 王红建 贺尔铭 余仕侠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期711-715,共5页
阻尼件是叶盘结构中起减振作用的主要部件,而阻尼件的干摩擦散乱失谐会影响其在叶盘振动中的减振作用。本文利用谐波平衡法与快速傅立叶变换技术,对具有非线性干摩擦力的叶盘受迫响应进行了数学建模,仿真分析了叶盘系统在各种耦合、粘... 阻尼件是叶盘结构中起减振作用的主要部件,而阻尼件的干摩擦散乱失谐会影响其在叶盘振动中的减振作用。本文利用谐波平衡法与快速傅立叶变换技术,对具有非线性干摩擦力的叶盘受迫响应进行了数学建模,仿真分析了叶盘系统在各种耦合、粘性阻尼比、干摩擦强度、干摩擦散乱失谐程度等参数影响下的受迫响应规律。研究结果显示,叶盘系统在弱耦合和粘性阻尼比较大的情况下,干摩擦散乱失谐会导致叶盘共振幅值显著增大。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 干摩擦散乱失谐 叶盘 受迫振动 非线性 谐波平衡法
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Ti6Al4V合金整体叶盘热等静压近净成形研究 被引量：9
4
作者 吴言 薛鹏举 +1 位作者 魏青松 史玉升 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期360-364,共5页
本研究结合模具工艺与热等静压方法,整体近净成形出了复杂叶盘零件,并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明,整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示:零件内部为均匀细小的α+β长条状组织,无明显孔隙和... 本研究结合模具工艺与热等静压方法,整体近净成形出了复杂叶盘零件,并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明,整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示:零件内部为均匀细小的α+β长条状组织,无明显孔隙和裂纹;组织致密,微观组织出现"分层"现象;同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa,性能优于同规模铸件,与锻件性能相当;分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂;该方法成形零件材料利用率高,工艺成本低,成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据。 展开更多
关键词 热等静压 近净成形 叶盘 模具
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失谐叶片轮盘的减缩建模及动力响应预测方法 被引量：9
5
作者 臧朝平 段勇亮 E.P.PETROV 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3305-3315,共11页
为解决高保真失谐叶盘计算量大的问题,提出了一种新的减缩建模及动力响应预测方法。该方法对叶盘单扇区有限元模型进行圆周对称分析,获取谐调叶盘在局部坐标系下的基本模态特性。同时,运用主节点的概念,仅对少量节点进行模态分析,在大... 为解决高保真失谐叶盘计算量大的问题,提出了一种新的减缩建模及动力响应预测方法。该方法对叶盘单扇区有限元模型进行圆周对称分析,获取谐调叶盘在局部坐标系下的基本模态特性。同时,运用主节点的概念,仅对少量节点进行模态分析,在大大降低矩阵维度的同时获取准确的失谐模态特性。在动力响应预测分析时,利用失谐固有频率点处响应的基本特性,仅选取危险频段内、危险叶片上的危险节点进行响应分析计算,既极大地提高了运算效率,又能够准确地获取叶盘最大受迫响应幅值。实例分析结果表明:相较于传统的有限元方法,该方法中模态分析的求逆过程矩阵维度从150万下降到384,计算所得的前50阶固有频率的精度保持在0.005%以内,最大响应计算过程运算量下降超过99%时,仅存在-0.35%的误差。 展开更多
关键词 失谐 叶盘 减缩建模 动力学 响应预测 主节点
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航空发动机失谐叶盘动态特性研究进展 被引量：9
6
作者 姚建尧 高阳 王建军 《航空制造技术》 2016年第21期76-85,92,共11页
航空发动机叶盘结构中不可避免存在的失谐会严重影响发动机的结构完整性和可靠性,国内外针对这一问题进行了大量深入的研究。详述了失谐叶盘建模、模型减缩、动态特性分析及评价等方面的研究现状,重点介绍多级叶盘和几何失谐叶盘的建模... 航空发动机叶盘结构中不可避免存在的失谐会严重影响发动机的结构完整性和可靠性,国内外针对这一问题进行了大量深入的研究。详述了失谐叶盘建模、模型减缩、动态特性分析及评价等方面的研究现状,重点介绍多级叶盘和几何失谐叶盘的建模和动态特性分析等方面的最新研究进展,并对失谐叶盘未来研究方向进行了预测。 展开更多
关键词 叶盘结构 失谐 几何失谐 动态特性 模型减缩
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某型涡轮盘/叶片/轴的耦合振动分析 被引量：6
7
作者 吴佳 陈伟 《现代机械》 2008年第2期8-11,共4页
某型涡轮盘/叶片/轴的耦合振动分析为某型涡轮结构设计的一个重要工作内容。本文首先采用UG软件对某型涡轮盘/叶片以及某型涡轮盘/叶片/轴进行三维实体建模,导入ANSYS软件建立了其耦合振动分析的有限元模型,并分别对其进行了静频与动频... 某型涡轮盘/叶片/轴的耦合振动分析为某型涡轮结构设计的一个重要工作内容。本文首先采用UG软件对某型涡轮盘/叶片以及某型涡轮盘/叶片/轴进行三维实体建模,导入ANSYS软件建立了其耦合振动分析的有限元模型,并分别对其进行了静频与动频的计算与分析。计算结果表明:在工作转速范围内,该型涡轮盘/叶片/轴不存在危险振动。本文的工作为某型涡轮转子的设计提供计算分析依据。 展开更多
关键词 盘片 盘片轴 耦合振动 振动分析
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叶盘振动失谐敏感性与频率转向特性内在关系研究 被引量：8
8
作者 赵志彬 贺尔铭 王红建 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第12期1606-1611,共6页
叶盘结构频率转向现象是叶片模态与轮盘模态间相互耦合的结果,它直接影响着叶盘结构受迫振动响应对叶片失谐的敏感性。笔者基于真实叶盘结构的有限元模型,针对不同的叶片刚度失谐,分析了谐调叶盘、失谐叶盘受迫振动响应中各叶片的最大... 叶盘结构频率转向现象是叶片模态与轮盘模态间相互耦合的结果,它直接影响着叶盘结构受迫振动响应对叶片失谐的敏感性。笔者基于真实叶盘结构的有限元模型,针对不同的叶片刚度失谐,分析了谐调叶盘、失谐叶盘受迫振动响应中各叶片的最大振动能量及叶片振动能量分布的局部化程度,研究了叶盘结构频率转向曲线上的不同位置、激振力频率及叶盘受迫振动响应对叶片失谐的敏感性三者之间的内在关系。研究结果表明,当激振力频率在频率转向点附近时,叶盘受迫振动响应对叶片失谐最敏感。最后,笔者给出了频率转向曲线上的不同位置与叶盘振动对叶片失谐敏感性强弱间的对应关系图。 展开更多
关键词 叶盘结构 频率转向 失谐敏感性 受迫振动 局部化
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叶片失谐对叶盘结构振动特性的影响 被引量：7
9
作者 王红建 贺尔铭 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期645-650,共6页
叶片失谐在实际叶盘结构中是不可避免的,并严重影响叶盘的振动特性。文章将失谐叶盘的模态及受迫振动响应投影到谐调叶盘模态空间,并提出一种节径谱的研究方法,通过关于不同节径的谐调模态的组合来描述失谐叶盘模态和受迫响应。基于叶... 叶片失谐在实际叶盘结构中是不可避免的,并严重影响叶盘的振动特性。文章将失谐叶盘的模态及受迫振动响应投影到谐调叶盘模态空间,并提出一种节径谱的研究方法,通过关于不同节径的谐调模态的组合来描述失谐叶盘模态和受迫响应。基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对叶盘频率转向区内外的模态振型及受迫响应等特性的影响规律。研究表明,节径谱的研究方法能够较为准确地捕捉失谐对叶盘结构振动特性的影响作用,对建立失谐与谐调叶盘结构振动特性之间的内在联系具有重要意义。 展开更多
关键词 叶盘 节径 频率转向 叶片失谐 模态振型 受迫振动
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随机失谐叶盘系统受迫振动响应的统计特性研究 被引量：7
10
作者 贺尔铭 余仕侠 王红建 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期20-24,共5页
研究随机失谐对于具有循环对称周期结构的叶盘系统动力特性的影响。采用质量—弹簧组合系统模型和MonteCarlo方法,系统地研究失谐强度、耦合强度、阻尼、激振力阶次和叶片数等参数对于系统受迫振动特性的影响规律。计算结果表明,弱耦合... 研究随机失谐对于具有循环对称周期结构的叶盘系统动力特性的影响。采用质量—弹簧组合系统模型和MonteCarlo方法,系统地研究失谐强度、耦合强度、阻尼、激振力阶次和叶片数等参数对于系统受迫振动特性的影响规律。计算结果表明,弱耦合系统比强耦合系统对失谐更加敏感,耦合强度的增加不一定导致系统振幅的降低。 展开更多
关键词 随机失谐 叶盘系统 受迫振动 振幅 统计特性
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整体叶盘测量机参数标定的关键技术 被引量：7
11
作者 裘祖荣 苏智琨 +2 位作者 张国雄 张海涛 李杏华 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2014年第4期235-241,共7页
为解决整体叶盘生产过程中原位检测的问题,设计了专用的关节臂式坐标测量机.该测量机采用具有直线-直线-旋转运动的结构形式,在有限的运动空间内实现了较大范围的测量,满足了测量需求.为标定测量机直行轴与旋转轴之间的平行度误差,提出... 为解决整体叶盘生产过程中原位检测的问题,设计了专用的关节臂式坐标测量机.该测量机采用具有直线-直线-旋转运动的结构形式,在有限的运动空间内实现了较大范围的测量,满足了测量需求.为标定测量机直行轴与旋转轴之间的平行度误差,提出用平台和方尺作为水平面和铅垂面的实物体现的标定方法,该方法简便易行.经过标定与误差补偿,测量机的测量不确定度小于0.01 mm,符合设计要求.标定结果良好的重复性证明了该方法的正确性. 展开更多
关键词 整体叶盘 关节臂式坐标测量机 平行度标定
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叶盘系统频率转向与模态耦合特性分析 被引量：7
12
作者 王红建 贺尔铭 赵志彬 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2214-2218,共5页
叶盘系统频率转向现象是系统模态间相互耦合的结果,并在较大程度上影响系统的振动特性.本文以系统模态能量的角度,从叶盘系统特征方程中导出各子模态能量的表达式,并利用集中参数模型,系统地研究了叶盘系统频率转向特性与系统模态中各... 叶盘系统频率转向现象是系统模态间相互耦合的结果,并在较大程度上影响系统的振动特性.本文以系统模态能量的角度,从叶盘系统特征方程中导出各子模态能量的表达式,并利用集中参数模型,系统地研究了叶盘系统频率转向特性与系统模态中各子模态能量的变化规律.通过研究叶盘模态耦合能量的变化特性,较为全面地分析和总结了系统频率转向与各子模态能量变化之间的内在联系. 展开更多
关键词 叶盘系统 频率转向 模态耦合 模态能量 特性分析
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失谐流体激励下叶盘结构响应特性 被引量：6
13
作者 辛健强 王建军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期801-810,共10页
对非均匀静子叶片分布影响下的失谐流体激励叶盘结构响应特性进行研究.首先推导叶盘结构强迫共振条件与流体失谐设计理论;其次对工程叶盘结构响应分析的模态减缩方法和精细积分法进行理论描述;最后给出数值算例,对谐调和失谐流体激励特... 对非均匀静子叶片分布影响下的失谐流体激励叶盘结构响应特性进行研究.首先推导叶盘结构强迫共振条件与流体失谐设计理论;其次对工程叶盘结构响应分析的模态减缩方法和精细积分法进行理论描述;最后给出数值算例,对谐调和失谐流体激励特性和实际工程叶盘的响应特性进行研究,分析流体失谐设计方法对叶盘强迫响应的影响.在响应特性计算中,通过有限元方法得到叶盘的系统质量、阻尼和刚度矩阵后,利用MATLAB软件编制程序进行响应特性分析. 展开更多
关键词 流体失谐 非对称静子 叶盘结构 响应特性 节径谱
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叶盘耦合振动转/静子叶片数与节径数关系 被引量：5
14
作者 郭秩维 曹航 +2 位作者 马青超 伊锋 杜少辉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期99-105,共7页
针对航空发动机中叶盘结构的共振分析问题,通过研究气体激励力和叶盘节径型振动在转子坐标系下的数学表达形式,利用叶盘结构共振时,气体激励力需要对叶盘系统做正功的条件,推导了叶盘发生共振时,节径数与转/静子叶片数应满足的关系式d_m... 针对航空发动机中叶盘结构的共振分析问题,通过研究气体激励力和叶盘节径型振动在转子坐标系下的数学表达形式,利用叶盘结构共振时,气体激励力需要对叶盘系统做正功的条件,推导了叶盘发生共振时,节径数与转/静子叶片数应满足的关系式d_m=|kN_v-nN_b|。通过3个数值算例对上述关系式进行了阐述:从气动功和谐响应分析的角度验证了当上述关系存在时,且激励频率等于结构固有频率时,叶盘系统会发生危害共振;同时指出,当上述变量不满足上述关系时,若激励频率等于叶盘结构的固有频率,也会引起部分叶片发生较大振动的可能。 展开更多
关键词 共振分析 航空发动机 叶盘结构 耦合振动 节径
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用于叶片减振的压电材料分布拓扑优化 被引量：5
15
作者 李琳 马皓晔 +1 位作者 范雨 田开元 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期257-266,共10页
提出一种可用于实际叶盘结构的压电分支阻尼器拓扑优化方法,可以给出总质量受约束的压电材料在叶片上的最佳分布,达到尽可能大的模态阻尼比。通过理论推导说明:压电阻尼器所产生的模态阻尼比仅取决于模态机电耦合系数,且该系数只与压电... 提出一种可用于实际叶盘结构的压电分支阻尼器拓扑优化方法,可以给出总质量受约束的压电材料在叶片上的最佳分布,达到尽可能大的模态阻尼比。通过理论推导说明:压电阻尼器所产生的模态阻尼比仅取决于模态机电耦合系数,且该系数只与压电材料的几何形状以及模态应力场有关。进一步结合压电本构关系,基于应力分量的线性加权给出了有限的压电材料在叶片上铺设位置"优先级"的判断指标。给出了基于叶盘结构有限元模型的压电材料拓扑优化方法,通过替换单元类型和材料参数的方式对压电材料进行布置,并给出了多模态族优化、极化方向设置、电极铺设等问题的解决方案。在一个接近真实的叶盘模型上应用了此优化方法。结果表明,仅使用质量占叶片质量10%的压电材料,就可以为多个模态提供约12%的阻尼比。 展开更多
关键词 叶盘结构 振动抑制 压电分支阻尼 拓扑优化 模态机电耦合系数
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转静干涉流场的激励特征与叶盘结构的共振设计 被引量：5
16
作者 李琳 马浩然 王培屹 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1368-1376,共9页
在对三维非定常转静干涉流场进行计算与分析的基础上,研究了转静干涉流场对叶盘结构激励的特征,包括尾流激励中的频率成分和空间成分,以及这些特征成分的相对大小.在此基础上,结合叶盘结构共振条件,总结并提出了从抑制共振的角度确定静... 在对三维非定常转静干涉流场进行计算与分析的基础上,研究了转静干涉流场对叶盘结构激励的特征,包括尾流激励中的频率成分和空间成分,以及这些特征成分的相对大小.在此基础上,结合叶盘结构共振条件,总结并提出了从抑制共振的角度确定静子结构周期数的设计原则,即静子结构周期数的确定应使其产生的尾流激励的频率特征中不包含叶盘结构的频率成分,以及空间分布特征中不包含对应该频率模态节径的谐波成分.给出了基于转静干涉流场特征参数估算尾流激励主要频率成分和空间成分的公式,使这一确定静子结构周期数的原则在设计阶段可方便实施.数值分析结果对这种估算公式的合理性进行了验证.结果表明:该公式不需对转静干涉三维非定常流场进行数值模拟,即可对静子结构周期数的合理性(是否会引起共振)做出判断. 展开更多
关键词 叶盘结构 流体诱导振动 静子结构周期 非定常 激励特征
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基于激励阶次的失谐叶盘振动响应局部化研究 被引量：5
17
作者 张宏远 袁惠群 寇海江 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期378-382,共5页
为了评估不同激励阶次和不同失谐标准差对叶盘系统结构振动的局部化影响,针对航空发动机压气机叶盘系统有限元模型,考虑榫槽和榫头的非线性接触,采用子结构模态综合法,通过引入相对振动局部化因子,研究了在不同激励阶次下的谐调和失谐... 为了评估不同激励阶次和不同失谐标准差对叶盘系统结构振动的局部化影响,针对航空发动机压气机叶盘系统有限元模型,考虑榫槽和榫头的非线性接触,采用子结构模态综合法,通过引入相对振动局部化因子,研究了在不同激励阶次下的谐调和失谐两种情况下叶盘系统振动响应,分析不同失谐标准差下失谐叶盘系统的振动响应局部化特性,讨论了激励阶次对失谐叶盘系统位移和应变能的影响规律.结果表明,激励阶次对失谐叶盘系统频率、位移和应变能分布影响显著,随着激励阶次的增加,相对局部化因子呈现先增大再减小的趋势. 展开更多
关键词 航空发动机 叶盘 失谐 激励阶次 相对局部化因子
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失谐叶盘结构鲁棒性能分析 被引量：5
18
作者 姚建尧 王建军 李其汉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1634-1639,共6页
在状态空间内建立了失谐叶盘结构的传递函数模型,以失谐传递函数矩阵的结构奇异值为指标,研究了各种失谐参数对叶盘结构鲁棒性能的影响.在此基础上对一个扇区两自由度的简化叶盘结构模型进行分析,考虑了激励阶次、阻尼、失谐程度和人为... 在状态空间内建立了失谐叶盘结构的传递函数模型,以失谐传递函数矩阵的结构奇异值为指标,研究了各种失谐参数对叶盘结构鲁棒性能的影响.在此基础上对一个扇区两自由度的简化叶盘结构模型进行分析,考虑了激励阶次、阻尼、失谐程度和人为失谐等因素对系统鲁棒性能的影响.计算结果表明:增加系统阻尼,将失谐范围控制在阈值以外,以及在系统中引入适当形式的人为失谐等三种措施都能有效地提高叶盘结构的鲁棒性能. 展开更多
关键词 失谐 叶盘结构 鲁棒性能 结构奇异值 人为失谐
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汽轮机叶片—叶轮系统耦合振动特性的理论计算和实验研究 被引量：4
19
作者 江红 潘勇 孟庆集 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 1996年第2期25-29,共5页
对汽轮机叶片—叶轮系统（轮系）耦合振动特性进行了理论和实验研究。首先介绍了一种简便实用的计算轮系振动特性的数值积分方法。此方法考虑了叶片的剪切变形、转动惯量、叶轮轮孔处支承柔度、叶片和叶轮连接处的叶根柔度及离心力等影... 对汽轮机叶片—叶轮系统（轮系）耦合振动特性进行了理论和实验研究。首先介绍了一种简便实用的计算轮系振动特性的数值积分方法。此方法考虑了叶片的剪切变形、转动惯量、叶轮轮孔处支承柔度、叶片和叶轮连接处的叶根柔度及离心力等影响轮系振动的各种主要因素，给出了焊拉筋和松拉筋的处理方法，可供计算各种结构轮系振动的静、动频谱和相应的振型。其次，本文利用锤击法对叶片—叶轮系统模型进行了模态分析和参数识别，得到系统各阶固有频率和振型，理论计算结果与实验值的比较较为吻合。 展开更多
关键词 叶片 叶轮 耦合振动 数值积分 汽轮机
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含两个相间裂纹叶片的失谐叶盘结构振动特性研究 被引量：4
20
作者 王艾伦 黄飞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1270-1274,共5页
基于集中质量叶盘结构模型,推导了含两个相间裂纹叶片的失谐叶盘结构的振动方程,揭示了两个相间裂纹叶片对叶盘结构振动特性的影响规律。比较分析了含两个相间裂纹叶片与含一个裂纹叶片的失谐叶盘结构振动特性的差异。分析结果表明,两... 基于集中质量叶盘结构模型,推导了含两个相间裂纹叶片的失谐叶盘结构的振动方程,揭示了两个相间裂纹叶片对叶盘结构振动特性的影响规律。比较分析了含两个相间裂纹叶片与含一个裂纹叶片的失谐叶盘结构振动特性的差异。分析结果表明,两个相间裂纹叶片引起了重固有频率对的显著分离,增大了振动局部化程度,导致叶盘结构的振动特性更加复杂。另外发现两个对裂纹深度变化极不敏感的特殊叶片,这可为工程中裂纹叶片的检测提供理论依据。 展开更多
关键词 叶盘结构 失谐 裂纹叶片 振动局部化
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