模态参数技术在叶盘叶片振动特性中的应用

结构 进行 可控 的动力 学激励 、分 析 出结 构
固有的 动力学 特性 。这些 特性包 括一 系列 独 特的模 态振 型 、对 应于 每个振 型 的共 振
频 率和描 述振 型 中 自由响应振 动随时 间衰 减 快慢 的阻尼 因子 。而所 得到 的模态 参数
产 生变形 的本 质。 １ 模 态参 数 识别 技术 理论
测 叶片进 行施 加工 程 阻尼 的方式 。
（ 频率 、阻尼 、模 态振 型 ） 用 于解释 导致 力 学 特性 ，采 用 对 整 体 叶盘 上 所 有 非 待 击 。
模 态 参 数 识 别 技 术 ：通 过 对 结 构 施 加 某 种 激 励 ，测 得激 励信 号 与结 构 响 应 信 号 ，经 过 快 速 傅 立 叶 变 换 得 到频 响 函 数Ｆ Ｒ Ｆ ，对 Ｆ Ｒ Ｆ 数 据进 行 一 系列数 学 计算 获 得 结 构 的动 态 参 数 —— 模 态 的频 率 、
高 新 技 术
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模 态 参数 技术在 叶盘 叶片振动特性 中的应用
为５ ｋ Ｈ ｚ ，取 三 次 锤 击采 样 平 均 。 通过 对 比标 准 板 片 的 模 态 试 验 结果 和振 动 台试 表 １ 整体 叶盘 叶 片的模 态试验 结 果 验结 果 发 现 ：两 种 试 验 结论 基 本 一 致 ， 阶数 １ ２ ３ 本 模态 测试 系统 具有 较 高的 可靠性 。 模 态频 率 （ Ｈ ｚ ） ３ ５ ７ ． ８ ４ ８ ６ ６ ． ３ ５ １ ４ ９ ９ ＿ ２ ７ ２ － ３ 整体 叶 盘模 态试 验设 置 模态阻尼 （ ％） １ ． ６ ４ １ ． ４ １ ２ ． １ ３ 依 照 模 态 试 验 的 基 本 原 则 ， 将 整 对 于模 态试 验 ，激 励 的方 式 分 为 ： 体 叶 盘模 态 试 验 的 设 置 分 为 以下 几个 方 正 弦 激 励 、周 期 激励 、随机 激 励 及 锤 击 面： 激励 （ 猝发激励 ） 猝 发激 励 。整 体 叶 盘 （ １ ）边界 条件 叶片 属 于 刚 性 结 构 ，而采 用 锤 击 激 励 的 试验 和计 算 均 采 用 整 体 叶 盘 安装 孑 Ｌ 方 式 会 得 到 更 好 的 信 噪 比 ，试 验 操 作 固定 约束 的边 界 条 件 ， 以模 拟 整体 叶盘 也 相 对 简 便 。因 为 整 体 叶盘 采 用 的材 料 实 际 的安 装 状 态 。而 在 进 行 整 体 叶 盘地 面振 动 时发 现 ，叶 片 与 轮 盘 、叶 片 与 叶 是 钛 合 金 ，而 且 叶 片 的振 动 模 态 属 于 整 片 之 间都 存 在 一 定 程 度 上 的 耦 合 振 动 。 体 叶盘 系 统 中的 高 阶模 态 ，试 验 需 要 较 为 了 深入 研 究 整 体 叶盘 上 单 个 叶 片 的 动 宽 的频 域 范 围 ，故 而采 用 铝 锤 头 进 行 敲
频 、调频 、控制 频率 分散度 ，是 防止 叶片 试 前 ，利 用 标 准 板 片进 行 模 态 测 试 系 统 共振 故障 的有效 措施 之一 ，即通 过测试 和 的校 准 。将 板 片 在 长 、宽方 向上 各 四等 控 制 叶 片 的频 率 来 避 开 发 动 机 的 工 作 转 分 ，共 计 ２ ５ 个 节 点 。系 统设 置采 用 频 率
中图分 类 号 ：Ｖ ２ ３ 文献 标识 码 ：Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
整 体 叶 盘是 一 种 将 叶 片 与 轮 盘 整 体 拾 振 系 统 （ 加 速 度 传感 器 ） 、电荷 放 大 所 加工 的独特 结构 。虽 然整体 叶盘 的叶 片根 器 、模 态 分 析 系 软 件 和 计 算 机 如 图２ 部强 度有很 大程 度 的加强 ，但是 在发 动机 示 。 的生 产 、 研 制 和使用 中 ，叶片 的共 振疲 劳 危 险依 然存 在 。对 整 体 叶 盘 叶 片 进 行 测 ２ ． ２ 模态 试验 系 统的校 准 在 正 式 进 行 整 体 叶 盘 叶 片 模 态 测
图 ２模 态 试 验 系统
速 ，避免 叶片产 生共 振故 障。然 而对 于整 体 叶盘这种 盘 片一体 的特殊 结构 ，仅仅 通 过有 限元计 算显 然是 不充分 的 ，因为有 限 元 计算 是整 体 叶盘 （ 内部 晶体 结 构 、材 料 、边界 条件 ） 在理 想状 态下 的动力学 分 析 ，其结果 必须 要靠 试验来 验证 。而传 统 的 叶片测 频试 验均采 用共 振方式 ，它 的好 处 是 比较 直观 、不 能 出现 伪模态 。但 其致 命 的弱点 是试验 周期 长 ，且可能 遗漏 某些 阶次的模 态 。采用模 态参 数识别 技术 是对
王 国 鹏 万 利 王 闯
（ 沈 阳黎 明航 空发 动机 （ 集 团 ）有限责任公 司，辽 宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ４ ３ ）
摘 要 ：本 文介 绍 了模 态参数 识 别技 术理 论 及模 态试 验技 术 在整 体 叶盘 叶 片动 力 学试验 中的应 用 。通过 将 叶 片模 态试 验 与有 限元 模 态试验 相 结合 得 出整体 叶 盘叶 片在 安装 孔 固持状 态下的 前三 阶 固有频 率 、振 型和 阻尼 特性 。试 验 结果 证 明 了 模 态分析 的可 靠性 ，并 为将 来优 化整 体叶 盘叶 片设 计和 叶 片的安 全性检 验提 供 试验依 据 。 关 键 词 ：整体 叶盘 ；模 态参数 识 别 ；模 态试验 ；有 限元 ；振 动特 性