压气机中叶片轮盘耦合结构振动分析
燃气涡轮盘／叶耦合系统振动特性分析
燃气涡轮盘／叶耦合系统振动特性分析
张原;辛庆伟;郁大照
【期刊名称】《海军航空工程学院学报》
【年(卷),期】2012(027)001
【摘要】利用UG对两级涡轮轮盘，叶片进行三维实体建模，导入ANSYS构建其耦合振动分析的有限元模型，以静强度分析为基础，主要对比了有无温度场情况下，盘／叶耦合系统的振动特性差异，计算中考虑了温度场和离心载荷的影响，使计算结果更接近于实际情况，结果表明，温度不是影响涡轮盘，Ⅱ十振动特性的主要因素。
此外，从叶盘耦合谐振图可以看出，在工作转速下涡轮叶盘没有发生共振的危险；在起动时，只需快速的跨过一些共振区就能很好的避免耦合共振的情况发生，就振动设计而言，该型涡轮的设计是合理的。
【总页数】5页(P61-65)
【作者】张原;辛庆伟;郁大照
【作者单位】海军航空工程学院研究生管理大队,山东烟台264001;海军航空工程学院院务部,山东烟台264001;海军航空工程学院飞行器工程系,山东烟台264001【正文语种】中文
【中图分类】V235.13
【相关文献】
1.某航空发动机整体叶盘耦合振动特性分析 [J], 孙浩琳;吴娅辉;朱振宇
2.船用燃气轮机盘-叶耦合系统固有振动特性研究 [J], 刘超;李范春;杜涛
3.基于Kriging插值的失谐叶盘气动结构耦合振动特性分析 [J], 杨文军;张锴锋;王磊;袁惠群
4.基于周期对称的大小叶片叶盘振动特性分析 [J], 曲震;柳恺骋
5.压气机中叶片与叶盘耦合系统振动特性研究 [J], 尹志朋;李全通;高星伟;陈鹏飞;唐铃
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于流固耦合的压气机转子叶片非同步振动分析
基于流固耦合的压气机转子叶片非同步振动分析汪松柏;霍嘉欣;赵星;陈勇;吴亚东;张军【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2024(56)3【摘要】压气机转子叶片非同步振动是近年来发现的一类新气动弹性问题,表现为叶片振动频率与转频不同步且具有锁频现象,严重影响航空发动机的可靠性和运行安全,目前对其产生机理并不完全清楚.为了深入研究压气机内不稳定流动与叶片非同步振动之间的耦合机制,基于时间推进的方法建立了多级压气机转子叶片全环的双向流固耦合模型,数值研究了刚性叶片与非同步振动柔性叶片的非定常流场、气流激励频率和结构响应特征,揭示了压气机转子叶片非同步振动的流固耦合机制.结果表明:近失速工况下,转子叶尖吸力面径向分离涡的周期性脱落及再附过程是导致叶尖压力剧烈波动的主要原因,其3倍谐波激励频率与转子一阶弯曲固有频率接近,提供了叶片非同步振动的初始气流激励源.叶片非同步振动发生时,位移响应表现为等幅值的极限环特征,振动以一阶弯曲模态主导,径向分离涡产生的非整数倍气流激励频率及其谐波频率最终锁定为叶片一阶弯曲固有频率,非同步振动的运动胁迫使得相邻通道叶尖流场周向趋于一致.研究成果及对叶片非同步振动流固耦合机制的认识可为压气机内部不稳定流动诱发的叶片振动失效分析提供有益参考.【总页数】9页(P635-643)【作者】汪松柏;霍嘉欣;赵星;陈勇;吴亚东;张军【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院;中国航发四川燃气涡轮研究院【正文语种】中文【中图分类】V231.3【相关文献】1.基于流固耦合方法的离心式压气机叶片强度与振动特性研究2.基于流固耦合的多级压气机叶片振动瞬态动力学分析3.进口探针支杆诱发压气机转子叶片振动的流固耦合研究4.压气机动叶片流固耦合振动分析研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析压气机叶片流固耦合共振是众所周知的，这种共振会导致严重的损坏和故障。
因此，判断和分析叶片流固耦合共振是非常重要的。
1. 判断共振判断共振的方法有很多，其中最常见的方法是模态分析和频率响应分析。
模态分析基于有限元方法，可以计算出叶片的固有频率和模态形状。
频率响应分析是通过在压气机上施加外界激励，然后测量其响应来确定共振频率。
但是，这些方法需要大量的计算和测试，通常需要手动检查结果以确定是否存在共振。
因此，一些新的方法已经被开发出来，可以更快速和精确地检测共振。
其中一个方法是结合机器学习和信号处理的方法，它可以自动识别共振频率。
该方法使用模型参数和叶片响应信号的时间域特征来判断共振频率。
该方法已被证明可以识别多种共振类型，包括叶片流固耦合共振。
2. 谐响应分析一旦确定了共振频率，就需要进行谐响应分析，以了解共振可能导致的叶片应变和位移。
谐响应分析的方法包括压缩空气弹性计算和有限元方法。
压缩空气弹性计算是一种简单的方法，可以估计叶片的应变和位移。
它基于弹性简谐振动，因此假设叶片在频域中的振幅非常小。
另一种方法是有限元方法，它可以计算叶片在共振频率下的应变和位移。
它考虑了叶片的非线性材料特性和几何因素，并可以提供更准确的结果。
最近，基于神经网络的方法已用于预测叶片的振动响应和共振频率。
这种方法可以快速计算和预测叶片的振动响应和共振情况。
总结压气机叶片流固耦合共振是一个严重的问题，可能导致叶片的损坏和压缩空气系统的故障。
判断共振和谐响应分析是理解共振机理和确定共振风险的关键步骤。
通过使用新的方法，可以更快速和准确地检测共振，以实现更可靠和安全的压缩空气系统。
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振是指叶片和气流之间产生相互作用的现象，这种相互作用会导致叶片的共振现象。
共振是指在一定频率下，叶片和气流之间的相互作用会产生强烈的共振响应，严重影响叶片的正常工作。
对于压气机叶片流固耦合共振的判断和谐响应分析尤为重要。
为了判断和分析压气机叶片流固耦合共振的情况，需要运用一系列分析方法和工具。
下面将以此为主题，介绍相关的内容。
1.1 振动测试
振动测试是判断压气机叶片流固耦合共振的常用方法之一。
通过在实验台上对叶片进行振动测试，可以获得叶片在不同频率下的振动响应特性。
在测试中，如果发现叶片在某一特定频率下产生异常的振动响应，很可能是叶片流固耦合共振的现象。
1.2 数值模拟
1.3 静力学分析
静力学分析是一种通过对叶片的结构特性和工作条件进行分析，来判断叶片流固耦合共振的方法。
通过对叶片的质量、刚度、气动载荷等参数进行分析，可以得出叶片在不同频率下的共振情况。
2.1 频率响应分析
2.2 模态分析
三、总结
压气机叶片流固耦合共振的判断和谐响应分析是对叶片共振现象进行评估和预测的重要方法。
通过振动测试、数值模拟、静力学分析等方法进行共振判断，可以了解叶片流固耦合共振的发生情况。
通过频率响应分析、模态分析、预测分析等方法进行谐响应分析，可以评估叶片共振的频率、振动幅值和相位信息，从而为共振问题的解决提供参考。
需要指出的是，以上方法和工具都应该结合实际情况进行综合应用，以便尽可能准确地评估和预测叶片流固耦合共振的情况。
某航空发动机高压压气机盘的振动特性分析
某航空发动机高压压气机盘的振动特性分析魏武国【摘要】基于含预应力结构模态分析的有限元理论,对某典型航空发动机压气机盘进行振动特性分析.根据初始设计参数,在通用有限元软件中建立起盘的三维有限元模型.首先计算了盘在不旋转时的频率和振型,然后计算了盘在常用转速下存在预应力时的频率和振型,并分析了离心负荷对盘固有振动特性的影响.最后分析了盘的行波振动特性,计算了节径振动的行波频率,考虑盘外缘叶片受到的周期性气体力对盘的激振影响,画出共振特性曲线,为后续结构分析和排故提供依据;同时发现盘的驻波临界转速高于盘的最大工作转速,表明该盘不会发生驻波共振,对保证该发动机的可靠工作具有重要意义.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)013【总页数】5页(P286-290)【关键词】高压压气机盘;振动特性分析;行波;驻波临界转速【作者】魏武国【作者单位】中国民用航空飞行学院航空工程学院,广汉618307【正文语种】中文【中图分类】V231.92压气机轮盘的主要功能是安装叶片以传递功率。
目前民航发动机的高压压气机普遍采用鼓盘混合式结构，其在具有足够抗弯刚度、高临界转速的同时，还能保证转子承受较高转速引起的离心应力，并为尽量减轻轮盘的结构重量，形成薄盘结构。
某民航发动机高压压气机转子采用鼓盘混合式结构:前两级盘通过鼓筒焊接成整体;第四至第九级盘通过鼓筒焊接成整体;第三级采用单独的轮盘。
利用60个精密螺栓，将前后两个转子、第三级盘、压气机前轴紧配合连接在一起形成整体。
由于第三级轮盘随高压转子的工作转速最高已接近15 000 r/min，再加上压气机中复杂的气体动力，高压转子本身的不平衡等影响，使得该级压气机轮盘在高速旋转状态下承受着较高的离心负荷、振动负荷等，工作条件恶劣，如发生共振，将很快导致结构失效。
而轮盘的破裂失效大多会造成非包容性破坏，其后果往往是灾难性的，因此，盘类零件是现代航空燃气涡轮发动机的关键件［1］。
叶轮叶片振动模态分析与实验研究挺好的
学位授予单位:武汉理工大学
1.学位论文刘淑华增压器压气机工作轮的模态分析与应用2003
该论文题目来源于中国北方机车车辆工业集团公司科技研究开发项目—"提高机车增压器可靠性的研究",论文内容系该研究项目中的主要工作,是很有实际意义和应用背景的课题.机车增压器是一种高速旋转机械,作为柴油机的关键部件,它直接影响柴油机的性能和可靠性,进而影响机车运行的安全、准时.针对某型号增压器在线路运行中曾发生过数起压气机工作轮(导风轮和压气机叶轮)叶片断裂故障,造成机车中途停车的重大事故.因此诊断压气机工作轮事故原因,并进行模态分析势在必行.该文利用大型有限元程序ANSYS5.7求解模态问题的模块分析了某涡轮增压器离心式压气机工作轮的振动特性.对ANSYS进行了二次开发,利用了ANSYS的ADPL语言,编制了压气机工作轮的有限元自动建模和分网程序.该程序适用于各型号的增压器压气机工作轮,能根据用户的需要迅速建立并划分出不同精度的六面体网格来.划分出的有限元网格模型可直接用于压气机工作轮强度、振频等计算.该程序解决了离心式压气机工作轮有限元计算中建模难,特别是六面体网格划分难的问题,大大缩短了计算的时间和难度.具有较强的工程适用性.该文计算了导风轮叶片、轮盘及压气机叶轮的自振频率,求出了压气机工作轮在静态和旋转状态下整体结构的自振频率、模态,并给出模态的彩色云图和振动模态的动画显示.通过共振Campbell图分析确定此轮盘在实际工作中的共振安全裕度,找出导风轮叶片断裂原因,最终提出有效的解决办法.上述计算结果与试验结叶片振动模态分析与实验研究
姓名:袁海峰
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:谭跃刚
20100501
叶轮叶片振动模态分析与实验研究
作者:袁海峰
叶盘结构振动特性分析方法研究
建模。
最后，利用有限元法分析得到的有关结果列于袭１。
整体叶盘转子有限元模型如图２所示。
表ｌ模拟协调转子所需有关参数（有限元分析结果）轮盘一节圆．Ｈｚ轮盘二节径，Ｈｒ．叶片一弯频率．Ｈｚ叶盘二节径频率，Ｈｚ叶片数２３２．２５１３１８４５．３４９２０Ｉ．０２７３１９７．８５８５１９图１单个叶盘扇区（１／１９四周）有限元模型圈２整体叶盘转子有限元模型多自由度叶盘转子模型如图３所示。
其中，叶片被模化为一根弯曲弹簧‰和附着于弹簧一端的质点Ｍｂ；轮盘可模化为：散布于盘缘的质点Ｍｄ通过弯曲弹簧Ｉ（ｄ，与轮轴相连（径向），相邻质点通过弯曲弹簧Ｋｄｃ相连（周向）。
模拟过程中所用的原理就是多自由度系统的特征值问题。
有关多自由度模型参数的确定方法详见文献…。
此多自由度模型的质量和刚度均为模态值，即分别为模态质量和模态刚度。
因为模态值均为相对值，所以此处取Ｍｄ＝１．０，则其它各量以此为参照，由计算得出。
用于错频评估的特定模态的选择，取决于感兴趣的激励频率范围和现有的试验数据。
由图３多自由度叶盘转于模型于本文的错频研究更着重于方法的探索，所以在固有频率的选择方面，只取用了盘和叶盘的二节径静频。
根据表１中的参数．可以计算得到针对协调转子二节径振动的模型参数。
对于错频转子，只需根据各个叶片的实际频率计算陆即可。
袁２总结地列出了此模型对应的基本参数。
而对予随机错频转子，当叶片刚度有一个随机失调堡时，叶盘转子系统即为错频系统，运用多自由度叶盘转子模型即可研究错频叶盘转子的动态响应特性。
７５叶盘结构振动特性分析方法研究作者：何俊勇， 王延荣作者单位：北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京,100083本文链接：/Conference_6168349.aspx授权使用：北京航空航天大学(bjhkht)，授权号：426ef2bf-7f4a-492e-ae10-9e7200c7218a下载时间：2011年1月21日。
航空发动机叶片轮盘系统振动特性及多场耦合力学特性研究
研究方法
本研究采用实验与数值模拟相结合的方法，对航空发动机叶片轮盘系统的振动 特性和多场耦合力学特性进行深入研究。首先，设计并加工了实验模型，通过 加速度传感器、位移传感器等设备进行实验数据采集。其次，利用有限元分析 软件对叶片轮盘系统进行建模，并进行动态性能分析和疲劳寿命预测。同时， 结合流体力学、热力学等多场耦合理论，对航空发动机实际运行过程中的多场 耦合力学特性进行仿真研究。
3、在实际航空发动机运行过程中，叶片轮盘系统还可能受到其他复杂因素的 影响，如气流激振、润滑条件等。未来可以对这些因素进行综合考虑，以更全 面地了解叶片轮盘系统的动态性能和疲劳行为。
参考内容
引言
航空发动机是现代飞机的核心部件，其性能直接影响飞机的运行效率和安全性。 其中，压气机叶片作为航空发动机的关键部件之一，其流固耦合振动特性是影 响发动机性能和稳定性的重要因素。因此，对航空发动机压气机叶片流固耦合 振动的研究具有重要意义。本次演示将介绍一种新型的实验方法，以探究航空 发动机压气机叶片流固耦合振动的动力学特性。
进一步对实验结果进行讨论，发现航空发动机压气机叶片流固耦合振动的动力 学特性受到多种因素的影响。其中包括叶片的结构特性、气流作用力的大小和 频率、以及环境温度和湿度等。在某些条件下，叶片的振动可能变得剧烈，甚 至可能导致叶片的疲劳断裂。因此，针对这些情况，提出了一些改进措施，以 降低航空发动机压气机叶片流固耦合振动的动力学特性，提高其稳定性和可靠 性。
未来研究方向可以包括更加深入地研究流固耦合振动的机理和相关因素，完善 实验方法和设备，以及开展更加系统和全面的实验研究。
参考内容二
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ言
汽轮机是现代能源工业中的重要设备，其效率与稳定性直接影响着整个系统的 性能。汽轮机叶片和轮盘的耦合振动是影响汽轮机稳定性的关键因素之一。本 次演示将详细介绍汽轮机叶片和轮盘的特性，分析两者之间的耦合振动现象， 并探讨解决这一问题的思路和方法。
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析压气机叶片是压气机中的重要部件，其性能直接影响到压气机的工作效率和稳定性。
由于压气机叶片受到气体流动的激励作用，容易发生共振现象，对叶片造成破坏。
对于压气机叶片的流固耦合共振判断和谐响应分析是非常重要的。
对于压气机叶片的流固耦合共振判断，一般采用模态分析方法。
通过对叶片进行有限元分析，得到其模态参数，包括自然频率和振型。
然后，利用流场分析方法，计算叶片所受到的气体流动激励，得到其振动响应。
将模态参数和振动响应进行耦合分析，判断叶片是否存在共振现象。
共振一般分为叶片固有频率共振和失稳共振两种情况。
对于叶片固有频率共振，可以通过频率响应函数进行判断。
当叶片所受到的气体激励接近于叶片的固有频率时，叶片会发生共振，振幅增大，从而对叶片产生破坏。
通过计算叶片的频率响应函数，判断激励频率是否接近于叶片的固有频率，可以预测叶片的共振情况。
对于失稳共振，一般采用线性稳定性分析方法。
这种方法可以得到叶片的临界速度，即当速度超过临界速度时，叶片会发生失稳共振现象。
通过计算叶片受到的气体流动激励和速度的关系，可以确定叶片的临界速度，从而预测叶片的失稳共振情况。
对于压气机叶片的谐响应分析，可以采用频域分析方法。
通过将叶片的振动响应信号进行傅里叶变换，可以得到叶片的频谱图。
通过分析频谱图，可以确定叶片的谐响应频率和振幅。
对于谐响应频率，可以通过与流场分析得到的气体激励频率进行对比，判断谐响应的原因。
对于振幅，可以通过分析谐响应频率处的共振增益，判断谐响应的严重程度。
为了预防压气机叶片的共振现象，可以采取一些措施。
优化叶片的结构和材料，提高叶片的刚度和阻尼能力。
优化叶片的工作条件，避免叶片受到不必要的气体激励。
通过合理设计压气机的工作状态和控制策略，调整气体流动的工况，降低叶片的共振风险。
压气机叶片的流固耦合共振判断和谐响应分析是对叶片工作性能和稳定性进行评价和改进的重要手段。
通过合理的分析和控制，可以有效预防叶片共振现象，提高压气机的工作效率和可靠性。
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析压气机叶片流固耦合共振是压气机领域中一个重要的问题，其对飞机的性能和安全都具有重要影响。
因此对于压气机叶片流固耦合共振的判断和分析显得尤为重要。
一、压气机叶片流固耦合共振产生的原因压气机叶片流固耦合共振是由于叶片和气流的作用下引起的共振现象。
主要原因包括以下几点：1. 叶片结构本身的共振频率与气流作用频率的共振压气机叶片作为受风叶力和气动力作用的工作部件，在运行过程中受到气流的冲击和作用。
当叶片的共振频率与气流作用频率接近或相就会产生共振现象，从而引起叶片振动加剧。
2. 气流的非定常性对叶片产生的激励在压气机中，气流的非定常性对叶片产生激励作用。
当气流变化时，叶片会受到不规则的冲击力和扰动，从而引起共振现象。
3. 叶片的振动对气动性能的影响叶片的振动会对气动性能产生影响，使得气动噪声增加，气动效率降低，甚至导致叶片的疲劳断裂。
1. 静态分析法通过对叶片的结构特性和气动特性进行静态分析，考虑叶片在气流作用下的受力情况，从而判断叶片是否会产生共振现象。
考虑的因素包括叶片的振动频率、扭转角度、受力情况等，通过对这些因素的分析和计算，可以初步判断叶片是否会在特定条件下产生共振。
动态分析法是在考虑叶片振动过程中，考察气流非定常性和叶片结构非线性相互作用下，压气机叶片的动态响应。
这种方法一般需要使用计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）技术进行计算和模拟，从而得到叶片在不同工况下的动态响应情况。
通过对叶片动态响应的分析，可以更精确地判断叶片是否会在特定条件下产生共振。
1. 通过模型试验对于压气机叶片流固耦合共振的谐响应分析，一种常用的方法是通过模型试验来获取叶片在不同工况下的振动响应数据。
通过模型试验可以得到叶片在不同频率和振幅下的振动情况，从而为后续的分析提供数据支持。
2. 数值模拟3. 预警系统对于压气机叶片流固耦合共振谐响应分析，还可以采用预警系统来实现对共振现象的实时监测和预警。
涡轮工作叶片的振动特性分析
旋转态下的叶片固有振动频率随转速的增高而增 大，且对低阶频率的影响较大，而对高阶频率的 影响较小。 温度与转速共同作用对固有振动频率的影响 涡轮叶片在实际工
作中，同时受温度和转速两种效应的影响，两者 对叶片固有频率的影响起相反作用。那种效应影 响大，便决定叶片固有频率是增还是减。由本文 计算的涡轮叶片固有振动频率的结果可
振动频率的影响 图2-1是涡轮叶片100转速下常温和有温度场条件 的固有频率的图形化描述，分析可得： 温度升高，叶片材料的弹性模量E下降，导致刚 性下降，故其固
东莞发电机出租 深圳发电机租赁 asd nyads6ki
有振动频率也会下降。 常温下的各阶固有频率均大于相应的带有100转 速下温度场的固有频率，且阶次越高，它们的差 值越大。 边界条件对固有振动频率的影响 图2-
致叶片的工作应力增大，更为重要的是，还会导 致叶片在其工作转速的范围内发生共振从而产生 故障，高周疲劳的可靠性也因而降低。因此，对 叶片的振动振动特性进行分析研究，以
确保其在发动机工作转速范围内不发生共振并提 高其高周疲劳的可靠性是非常重要的。研究叶片 固有振动特性以排除叶片故障，提高可靠性，一 直是燃气轮机设计、生产和使用中十分
的共振转速才是危险的。本例的共振裕度分析就 是针对共振转速而言的。其他的危险转速为距共 振转速的转速。从图3中可得到涡轮叶片在复杂 边界条件下的共振分析。
根据第一、二级涡轮导向器叶片数目分别为66片 和72片；后机匣支板数目为18个以及由试验确定 该型燃气轮机可能出现6或8个失速团，所以燃气 轮机在工作时，可能会存在
由第一、二级涡轮导向器叶片及后机匣支板形成 的尾流激振力和结构系数为6或8的气体激振力。 图即共振图，是比较常用的一种判断叶片工作时 是否存在共振和共振转速位置的
涡轮增压器压气机叶片振动分析
文章编号：1006-1355（2003）06-0013-02涡轮增压器压气机叶片振动分析张凤格1，李惠彬1，王国兵2，张华明2（1.北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081；2.湖南江雁机械厂，衡阳421005）摘要：本文针对某种型号涡轮增压器存在进气口振动、噪声大等问题，先通过三维坐标仪对该涡轮增压器叶轮叶片曲面轮廓进行坐标测量，然后用CAD 软件进行三维建模，并利用有限元软件对叶轮大小叶片进行了模态分析，得出了叶片的各阶固有频率以及相应振型。
对比增压器压气机的工作转速和叶轮片通过频率，找出叶片共振的频率，从而为有效地控制压气机进气口振动、噪声大等问题提供理论依据。
关键词：振动与波；涡轮增压器；叶片；振动；控制中图分类号：O32文献标识码：AVibration Anal y sis on the Laminas of Turbo-char g er Com p ressorZH A NG Fn g -g e 1，LI Hui-bin 1，W A NG Guo-bin g 2，ZH A NG Hua-min g 2（1.School of Mechanical and vehicle En g ineerin g ，Bei j in g Institute of Technolo gy ，Bei j in g 100081，China ；2.JANGYAN Mechanical Factor y ，Hen gy an g Cit y ，Hunan p rovince 421005，China ）Abstract ：In this p a p er ，in allusion to lar g e vibration and hi g h noise p roblems existin g in the en-trance of the turbo-char g er ’s com p ressor of one t yp e of p roduct of a factor y ，first collect p rofile coordi-nate data of this thurbo-char g er vanes b y three-coordinate instrument ，then build models b y CAD soft-ware ，then carr y the vibration-mode anal y sis on the laminas b y usin g FEM software ，and last the lami-na ’s natural fre q uenc y of each rank and their corres p ondin g vibration moed are g ained.The lamina ’s s y ntonic fre q uenc y are g otten ，in contrast to revolvin g s p eed of the turbo-char g er and the p assin g fre-q uencies of the vanes ，and then chan g e the lamina model and reach the aim to reduce the lamina ’s reso-nance ，and avoid lar g e vibration and hi g h noise.Ke y words ：Vibration and Wave ；Turbo-char g er ；laminas ；vibration ；control收稿日期：2003-02-28作者简介：张风格（1972-），男，江苏省睢宁市人，硕士研究生，从事车辆噪声与振动控制研究。
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施汽轮机是一种重要的动力设备，其运行振动问题一直受到重视。
本文通过分析振动的大原因，提出了应对措施，以期对汽轮机的运行稳定和安全起到一定的帮助和指导作用。
首先，汽轮机的结构和设计不合理是产生振动的主要原因之一。
例如，叶片的偏差、叶片与转子安装不紧、转子的不平衡、轮盘的不对称等都会导致振动的出现。
因此，在汽轮机的设计和制造过程中，需要严格遵循要求，确保各零件的加工精度符合标准，减小零件之间的误差，从而保证汽轮机的运转质量。
其次，汽轮机的信号处理和监测系统不够完善是产生振动的另一个重要原因。
信号处理和监测系统是汽轮机运行中的重要组成部分，它可以实时监控汽轮机的状态，通过数据分析和处理，发现异常情况并及时采取措施。
如果信号处理和监测系统不够完善，就无法全面了解汽轮机的运行情况，不利于及时发现和处理振动问题。
最后，汽轮机的维护保养不到位也是产生振动的重要原因之一。
汽轮机是一种高速旋转的设备，如果在使用过程中没有进行正确的保养和维修，就容易受到物理因素的影响，导致机器的运转不稳定。
因此，必须加强汽轮机的维护工作，定期进行检查和保养，及时更换损坏的零件，确保汽轮机的运行稳定和可靠性。
为了应对上述问题，我们可以采取以下措施：1、完善汽轮机的设计和制造。
在制造汽轮机之前，需大力加强汽轮机设计中的优化改进，提高零部件加工精度，以减少制造误差；同时在汽轮机的安装过程中要注意组配的认真细致，确保每一个部件的质量达到要求，保证汽轮机的运行质量；3、加强汽轮机的维护保养。
对汽轮机的各部分进行定期检查和保养，并及时更换损坏零件和损坏部分，以确保汽轮机的运行稳定和可靠性。
采用先进的技术和装备，包括红外线探测技术、振动分析技术、无损检测技术等，及时工程干预处理，在汽轮机内部安装相应的防护装置。
总之，振动是影响汽轮机运行稳定性和安全性的一个重要问题，我们必须采取措施来预防和解决振动问题。
只有在持续加强汽轮机设计、制造、维护、改进和改革的过程中，才能全面有效地消除汽轮机运行振动的大原因，确保汽轮机安全、可靠和持续运行。
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振是指压气机叶片在气流作用下发生共振现象。
共振是指当固
体受到外力作用时，达到其固有频率时，会出现共振现象，使结构产生剧烈振动。
压气机
叶片共振对设备的安全运行具有很大的危害性，因此对于压气机叶片共振的判断和谐响应
分析至关重要。
压气机叶片流固耦合共振的判断主要从两个方面进行：流体力学分析和结构力学分
析。
在流体力学分析方面，需要考虑气流对叶片的作用。
通过对流动场的计算，可以获取
叶片表面的压力分布和速度分布情况。
然后，利用这些数据，结合流体力学的基本原理，
采用有限元方法或流体力学模拟方法进行计算分析，得到叶片的应力和振动情况。
如果在
这个过程中，叶片的振动频率正好等于气流的激振频率，那么就有可能发生共振现象。
在共振发生后，需要进行谐响应分析，研究叶片的振动特性和共振频率对叶片的影响。
谐响应分析可以通过实验测试或数值模拟的方法来进行，得到叶片的振动幅值、振动形态
和应力情况等。
通过这些数据，可以评估叶片在共振状态下的安全性能，并采取相应的措
施来减缓或消除共振现象。
压气机叶片流固耦合共振的判断和谐响应分析是对压气机叶片共振现象的研究和预测，对于保障设备的安全运行具有重要意义。
通过对共振机制的深入理解和合理分析，可以有
效地预防和控制压气机叶片共振问题的发生，提高设备的可靠性和运行效率。
叶盘结构振动
轮盘振动的解析计算法
（1.4）
轮盘固有频率系数α
振动频率和旋转速度之间的关系
轮盘的强迫振动
2、燃气流不均匀引起的振动。
发动机的构件将气流分成流束，在稳定的工作 状态下，燃气流束作用力的强度可能不随时间而变 化。因此若轮盘在这种情况下不旋转，则作用在轮 缘每一点上的力将不随时间而变化。当轮盘旋转时， 轮缘各点依次通过所有气流束，此时，气流分成流 束后会产生周期力的效果。在这种情况下，当激振 周期力的频率和驻波的频率相重合时会出现共振现 象，因为此力相对轮盘是不动的，与顺行波和逆行 波同时处于共振状态。
轮盘的振动类型
复合振动 伞形振动和扇形振动组合而成的振动为复 合振动。这种振型所对应的固有频率一般很 高，其产生的振动应力也较小，通常情况下 发动机不考虑其危险性。
影响轮盘振动的因素
1、叶片对轮盘振动固有频率的影响 实际的轮盘都装有叶片，由于轮盘的厚度越 来越薄，致使盘与叶片的刚性相近，这样叶片势 必会对轮盘的振动产生一定影响。并可能出现 叶——盘耦合振动，其振动特性主要是盘片耦合 振动问题。与轮盘振动相同，耦合振动也有两种 基本振动形式。即节圆振动和节径振动。高阶振 动是这两种基本振动的复合。
影响轮盘振动的因素
2、转速对轮盘振动固有频率的影响 一般轮盘都处于高速旋转的工作状态，承 受着轮盘自身的离心力和轮盘外缘叶片离心 力的作用。离心力竭力使盘面保持原来不变 形时的平面形状，这相当于增加了盘的刚性， 因而旋转状态下的轮盘振动固有频率要高， 并且随着转速的增大而升高。
影响轮盘振动的因素
3、温度对轮盘振动固有频率的影响 高压压气机盘的工作温度较高，盘面的温 差从前到后呈迅速递增之势，尤其是后几级 盘上温差可达100——200°C，此时温度对轮 盘振动固有振动频率有一定影响，不应忽略。 通常涡轮盘的厚度较大，热容量较大。另外 涡轮盘在高温的燃气包围中，其径向和轴向 都有较大的温度梯度，这使涡轮有较大的热 应力。一般而言高温使轮盘材料的弹性模量 减小，从而使轮盘的固有振动频率下降。
增压器压气机叶轮振动特性分析
体 单 元划 分 网格 。在 划 分 网格 过程 中 。分 别 采 用 几 种 不 同 的单 元长 度 。结 果 发 现单 元 稠 密度 对 结 果 的 影 响 特别 小 。故 采 用 单 元 长 度 为 ｌｍｍ 的单 元 对 叶 Ｏ 轮 进 行 划 分 ，共 有 单 元
２ ８ ８个 。节 点 ６ ８ ５３ ７２个 ，
表 动频系数 。 由于 Ａ Ｓ Ｎ ＹＳ软 件 提 供 了 预 应 力 加 载 功 能 ， 可 它
以修 正 离心 力 场 下 的单 元 刚度 阵和 总 刚 度 阵 ，因 此采 用
Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 叶 轮 进 行 模 态 分 析 。将 模 型 以节 点 和单 元 的 ＮＹ 形 式 导 入 Ａ Ｓ Ｓ软 件 ， 对 其 施 加 约 束 。在 实 际 工 作 中 ， ＮＹ 并 压 气 机 叶轮后端 ， 由于 油 封 的 作 用 ， ４ ｍ 圆 周 内 的轴 向位 其 ０ｍ 移 被 约 束 ， 轮 的 前 端 由螺 母 固 定 。 前 端 面 取 全 部 约 束 ， 叶 故 在 压气 机 叶 轮 的 内径 处 ， 向 位 移 被 约 束 。 周 模 态 分 析 采 用 Ｂｏ ｋＬ ｎｏ 方 法 ，该 方 法 计 算 精 度 高 ， ｌ ａｅ ｚ ｃ 计 算 速 度 快 。 频 分 析 计 算 了 叶 轮 的前 ｌ 模 态 ， 了 明显 静 ０阶 为 地 看 出振 型 的 变 化 。 了 前 ７阶 振 型 图 。 如 图 ３所 示 。 取
维普资讯
Ｉ ＳＳＮ １６７２—９Ｏ６４
源 环境
李
娜 丁彦 闯
（ 大连 交 通 大 学机 械 工 程 学 院 辽 宁大连 １ ６ ２ ） １ ０ ８
摘要 利 用 ＩＤ Ａ － Ｅ Ｓ软 件 对 某型 涡轮 增 压 器的 压 气 机 叶 轮 进 行 三 维 建 模 ， 通过 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ软 件 对 其 进 行 振 动 特 性 分 析 ， 出叶 得
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析引言压气机是航空发动机中重要的部件之一，其叶片在高速旋转过程中承受着巨大的气动载荷和离心力。
当叶片处于共振状态时，可能会引发严重的损坏甚至事故，因此对于压气机叶片的流固耦合共振判断和谐响应分析具有重要意义。
本文将探讨压气机叶片流固耦合共振的判断方法以及谐响应分析的相关内容。
压气机叶片流固耦合共振判断方法压气机叶片的流固耦合共振判断方法主要包括数值模拟与实验测试两种途径。
数值模拟数值模拟是通过计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，对叶片的流固耦合共振进行预测和判断。
在CFD方面，可以利用计算流体动力学软件对叶片受到的气动载荷进行模拟计算，得到叶片的受力情况。
而在FEA方面，可以通过有限元分析软件对叶片的结构进行有限元建模，计算叶片的固有频率和模态，并与流体动力学分析结果进行耦合，得出叶片在不同频率下的共振情况。
通过数值模拟可以较好地了解叶片的共振状态，为进一步的分析提供基础。
实验测试实验测试是通过实际的试验设备和测试方法对叶片的流固耦合共振进行判断。
常用的实验手段包括模态试验和共振试验。
模态试验是通过激励叶片进行振动，利用加速度传感器等装置采集叶片的振动数据，再通过信号处理和分析得到叶片的固有频率和模态信息。
而共振试验则是通过在叶片上施加不同频率和幅值的激励，并观察叶片的共振响应情况，以判断叶片的共振状态。
实验测试是验证数值模拟结果的重要手段，也是对叶片共振状态进行更为直观、准确的判断。
谐响应分析谐响应分析是在确认叶片共振状态后，对其谐响应进行分析。
谐响应分析主要包括模态动力学分析和谐响应评估两个方面。
模态动力学分析模态动力学分析是在叶片进行共振响应时，通过有限元模型的模态分析确定叶片的振动模态和振型。
通过模态动力学分析可以了解叶片在共振状态下的振动特性，为后续的强度校核和疲劳寿命预测提供基础。
谐响应评估谐响应评估是对叶片在共振状态下的振动响应进行评估。
基于CFD_CSD技术的压气机叶片流固耦合及颤振分析_王征
1078
航 空 动 力 学 报
第 26 卷
Key words : f luid-st ruct ure i nt eractio n ( FSI) ;f lutt er characteristic ;unsteady ; aeroelast ic respo nses ; compressor st abilit y 20 世纪 90 年代以来 , 先进大涵道比涡扇发 动机的压气机级负荷越来越重 , 风扇和压气机叶 片的工作环境十分恶劣 , 容易发生故障 . 航空发动 机中 , 振动故障占发动机总故障的 60 %以上 , 而 叶片故障又占振动故障的 70 % 以上 . 颤振是导致 叶片故障的重要原因之一 , 它属于十分重要的气 动弹性稳 定 性 问 题 , 源 自 流 体 诱 发 的 自 激 振 动 , 弹性体的叶片在气动力作用下产生气弹耦合 振动[ 1] . 常见叶片颤振分析的方法主要有能量法和时 域分析法 . 能量法是通过气动力功来评估颤振特 性. 时域分析法则是对非定常流场进行气固耦合 计算 , 从而确定振动位移是稳定还是发散 , 而采用 流固耦合方法能更准确地反映流动和振动及其在 耦合场发生颤振的物理过程 . 传统的气动弹性分 析方法大多采用低阶线性的非定常气动力模型 , 如 NAST RAN 和 Z AERO 等商业程序 , 这种方法 的优点是计算效率较高 , 而且在亚声速段计算精 度也比较高 ; 其主要缺点是不能考虑跨声速和超 声速时结构变形引起的激波位置变化 , 也不能模 拟结构的非线性影响和结构体在非定常气动力作 用下的响应过程 . 采用流固耦合的计算方法 , 即耦合求解非定 常气动力和结构体瞬时变形的方法 , 有望大幅提 高数值模拟的精度 , 特别是在非线性影响较强的 跨声速区域 . 这主要是由于采用流固耦合方法能 更准确地反映流体流动和结构体振动及其耦合的 物理过程 , 它不但可以考虑由于结构变形引起的 气动力变化的非线性问题 ; 而且在耦合了非线性 结构动力学模型后 , 还可以处理结构体大变形 、 几 何非线性 、 材料非线性等复杂情况[ 2] . 伴随 CFD ( 计算流体动力学) 计算技术迅速 发展和计算机的性能大幅提高 , CFD/ CSD( 计算 流体动力学/ 计算结构力学) 耦合计算方法也迅速 发展起来
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析
压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析介绍：压气机作为主要机组，广泛应用于航空、军事、能源、石油等各个方面，是保证重要设备稳定、可靠运行的关键。
叶片是压气机转子的主要工作部件，包括了叶片、腔片等构件。
叶片的流固耦合共振问题，一直是压气机设计过程中的一个前沿、热点问题。
本文主要对压气机叶片流固耦合共振判断和谐响应分析进行了阐述。
1.空气动力方面在众多影响叶片固有频率和振动特性的参数中，空气动力参数是重要因素之一。
由于叶片在工作过程中必须受到气流的冲击，所以考虑空气动力因素对叶片共振的影响是非常必要的。
在判断叶片共振时，需要对叶片固有频率与空气动力载荷进行比较，如果空气动力载荷达到或接近叶片固有频率时，就可能会出现共振。
2.结构材料方面叶片的共振问题与材料有着密切联系，不同材料的特性对叶片的共振有着不同的影响。
在设计叶片时，需要考虑材料的密度、弹性模量、屈服强度等性质，并且需要紧密的结合叶片的几何尺寸、形状等因素进行统筹分析。
叶片的刚度同样是影响共振的关键因素之一，不同的叶片设计方案对应着不同的刚度值。
当叶片结构刚度较小时，容易出现弯曲共振；若叶片结构刚度过大，则容易出现弹性共振。
二、谐响应分析谐响应分析是一种常用的流固耦合振动分析方法，通过对压气机叶片进行模态分析、模态叠加等计算，确定压气机叶片的谐响应特性和谐响应频率，可以判断叶片是否存在谐响应现象。
在进行谐响应分析时，我们需要计算得到叶片模态固有频率、模态阻尼比等参数，同时需要确定外加激励在叶片上的流场载荷。
在叶片谐响应分析中，我们需要对谐响应幅值、谐响应频率等参数进行明确判断，判断叶片振动是否达到了安全标准。
总的来说，流固耦合共振判断和谐响应分析是压气机叶片设计的重要环节。
只有通过科学的分析方法，综合考虑空气动力载荷、结构材料、结构刚度以及叶片的特性等因素，才能设计出更加稳定、可靠的压气机叶片，确保压气机的安全、高效运行。
谐波激励下压气机叶片多模态耦合振动特性研究
谐波激励下压气机叶片多模态耦合振动特性研究
李鑫;陈官峰;秦秀云;程前;潘容;王春健;张呈波
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】航空发动机压气机叶片在振动台上进行疲劳试验时,振动台的简谐激励信号在经过多个工装的摩擦界面传输过程中会出现高阶倍频谐波分量。
当叶片固有频率与激振频率的高阶谐波分量的频率相近时,叶片在外部简谐激励下会发生多模态耦合振动的现象,利用该试验特征可模拟航空发动机压气机叶片工作时的多模态耦合振动。
通过振动疲劳多模态标定试验和激振试验,获取了叶片耦合振动时位移和应变的振动特性。
数值分析和试验结果表明:叶片发生失效的位置与耦合振动各阶模态叠加后的振动大应力位置一致;随着叶片固有频率与高阶谐波分量频率之间频差的增加,高阶模态的振动应力呈指数下降的趋势。
【总页数】7页(P338-344)
【作者】李鑫;陈官峰;秦秀云;程前;潘容;王春健;张呈波
【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院;南京航空航天大学能源与动力学院;天津航天瑞莱科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH212;TH213.3
【相关文献】
1.流固耦合下轴流压气机叶片振动特性数值研究
2.基于流固耦合方法的离心式压气机叶片强度与振动特性研究
3.进气畸变条件下压气机转子叶片的振动特性研究
4.压气机中叶片与叶盘耦合系统振动特性研究
5.不同温度下含裂纹压气机叶片的模态特征和振动特性分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压气机中叶片轮盘耦合结构振动分析
发表时间：2007-11-6 作者: 王春洁宋顺广宗晓来源: 万方数据
关键字: 航空、航天推进系统叶片轮盘耦合振动有限元分析
在建立了叶片与轮盘三维装配模型的基础上，考虑了由于装配产生的接触应力与叶片轮盘之间的耦合作用后，建立了叶片一轮盘装配耦合的振动特性计算的有限元模型.并采用ANSYS软件，使用循环分析方法对某叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了计算分析.通过模态实验校验的手段证明用这种方法进行榫接装配系统动力学分析是可行的.
航空发动机高转速、轻结构的趋势，使轮盘结构轻而薄.这不仅使轮盘自身振动严重，对叶片的振动影响也很大.同样，轮盘的动态特性也会受到叶片振动的影响.长期以来，对于航空发动机中叶片与轮盘系统的动力学设计与分析一直是将叶片和轮盘作为单独元件进行动力学设计.分别对叶片和轮盘的频率、动态响应和稳定性进行计算.或者是将叶片与轮盘当成一个整体，而没有考虑到叶片与轮盘系统之间的装配结构及其配合关系，而对其振动问题进行分析，使叶片和轮盘的预测频率失真，造成设计参数的不佳选择.因此必须对叶片一轮盘类结构的祸合振动特性进行研究.本文首先通过实验验证了基于接触面的榫接装配有限元分析方法，然后以某型压气机叶片轮盘为例，应用波传播技术、采用有限元程序的循环分析方法对叶片、轮盘的装配耦合系统振动固有特性进行了分析.
1 榫接装配系统的有限元分析方法验证
叶片一轮盘榫接装配系统振动一直是压气机系统性能仿真中的关键问题，本文提出了基于接触面分析的装配体有限元仿真方法，对榫接装配结构进行了有限元仿真分析.同时建立了相关的榫接装配实验系统，进行了锤击法振动实验研究.对二者结果进行对比研究，证明了基于接触面的榫接装配有限元分析的可行性.
1.1 榫接装配体有限元分析
在有限元软件ANSYS中建立典型榫接装配结构有限元模型如图1所示.在该模型中，两部件的只维实体部分使用的均为Solid45单元，并且不采用传统的将装配结构完全约束的方法，而是在部件1与部件2之间可能会产生接触的表面上分别添加了三维、8节点、面-面接触单元Con-ta174与三维目标单元 Targe170，模型假定接触面之间发生的是铝-铝之间的接触为了使分析模型更接近实际工况，以求得更加准确的分析结果，在部件1的底部添加1 000 P。
的均匀分布压力，模拟由于旋转产生的离心力.使用ANSYS的模态解算器对此模型进行分析得到榫接装配件的1-4阶特征频率.
在建立了叶片与轮盘三维装配模型的基础上，考虑了由于装配产生的接触应力与叶片轮盘之间的耦合作用后，建立了叶片一轮盘装配耦合的振动特性计算的有限元模型.并采用ANSYS软件，使用循环分析方法对某叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了计算分析.通过模态实验校验的手段证明用这种方法进行榫接装配系统动力学分析是可行的.
1.2 榫接装配体实验模态分析
为了采用静态测量实验模拟旋转状态下的测量，利用实验件2上的螺栓对实验件1从底部榫头施加一个向上的推力，来模拟由于旋转而产生的作用在叶片上的离心力.通过改变螺栓预紧力的大小，来模拟不同转速下叶片榫头与轮盘燕尾槽之间的作用.实验后得到该装配工件的前四阶模态与有限元分析结果进行比较，如表1.
从表1可以看到，仿真与实验模态频率除了在第一阶存在较大的误差外，在其余阶数，仿真和实验所得到的频率值的误差都比较小，绝对误差在4.1~65Hz 之间，相对误差在0.04%-2.6%之间.可见，对于大部分的频率值，实验和有限元仿真吻合较好，由此可以验证基于接触面的榫接装配有限元分析的可行性.产生一阶模态较大误差的原因主要有:传感器灵敏度引起的误差、模态拟合过程中的近似误差、实验过程中力锤和试验件的短时间接触引起的结构局部非线性、结构
动态变形过程中的非线性、两只螺栓之间的细微差别导致作用在榫头底部的应力与仿真之间的误差、实验件的加工误差等.
2 叶片轮盘藕合结构振动分析
为了更充分地考虑叶片几何外形对祸合系统模态的影响，采用UG软件精确建立系统的几何模型，再导人ANSYS进行有限元分析.计算时先对叶片与轮盘由装配产生的预应力进行计算，再计算在该预应力作用下系统的振动特性.具体流程如图2所示.
在建立了叶片与轮盘三维装配模型的基础上，考虑了由于装配产生的接触应力与叶片轮盘之间的耦合作用后，建立了叶片一轮盘装配耦合的振动特性计算的有限元模型.并采用ANSYS软件，使用循环分析方法对某叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了计算分析.通过模态实验校验的手段证明用这种方法进行榫接装配系统动力学分析是可行的.
对于带有N个叶片的循环对称结构的轮盘，根据波传播理论，有限元分析时可取为一个叶片和与之对应的1/N圆盘扇区为计算区域(基本扇区).通过对阵基本扇区有限元模型模态的计算，引人复约束考虑叶盘结构其他部分对模型的影响，导出复Hermite阵特征值.从而得到整个叶盘系统的振动特性.由于叶片是有一定的安装角，数目较多，仅仅使用两个径向平面无法从轮盘上切出包含一个完整叶片的重复扇形区域，因此需要采用与轴线有一定交角的平面作为波传播界面，产生一个基本扇区的叶片一轮盘装配模型.叶片一轮盘耦合模型导入ANSYS后，对其网格化，就得到了基本的有限元网格模型.从理论上来说，燕尾型桦头是对称
的，工作时由于叶片轮盘离心力的作用，作用在两个接触面上的正压力大小相等方向相反.但实际上接触面上应存在局部一侧过大或应力集中现象和因振动产生的动载荷和动应力.因此，在使用ANSYS分析时需要在榫头与榫槽之间添加一个接触对(Contact).通过对接触对参数的设置，来模拟榫头与桦槽在离心力的作用下而产生的结构刚化这样生成一个基本扇区的叶片-轮盘耦合系统有限元模型，如图3.对基本扇区进行循环扩展后的网格模型如图4.
叶片-轮盘系统的边界条件为:在叶片桦头后侧与轮盘榫槽之间自由度耦合(Coupling)，用于有限元计算时来模拟卡簧对叶片的轴向限制;轮盘孔与轴联接处均为固定边界条件.载荷条件为:叶盘系统工作时由于转动而产生的离心力、离
心力的作用下榫头与榫槽之间的接触应力.叶盘最大转速为27000 r/min。
3 计算结果与分析
3.1计算结果
分别计算了系统在非旋转模态和几种不同工作转速下的所有节径叶盘耦合振动的前5阶固有频率和振型.其中1~3,9节径的计算结果如表2.
由表2可以看出，叶片与轮盘的耦合系统呈线节径振动，同时由于叶片与轮盘之间存在着接触应力，而随着转速的增加，叶片与轮盘之间的接触应力也随着增大，叶片与轮盘产生接触刚化效应逐渐加强.使得藕合系统随着转速的增加，固有频率也在增加.
在建立了叶片与轮盘三维装配模型的基础上，考虑了由于装配产生的接触应力与叶片轮盘之间的耦合作用后，建立了叶片一轮盘装配耦合的振动特性计算的有限元模型.并采用ANSYS软件，使用循环分析方法对某叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了计算分析.通过模态实验校验的手段证明用这种方法进行榫接装配系统动力学分析是可行的.
3.2振动形式
表3为非旋转状态下各节径的叶盘藕合振动的振型.
将固支叶片的模态与叶盘祸合系统的模态对比，发现叶盘藕合振动时叶片的振动由于受到藕合作用的影响，其振型往往比固支时有所提前.即当藕合振动的频率在固支叶片的n-1与n阶固有频率之间时，其振动形式与第n阶类似。
3.3 藕合振动分析
叶片/轮盘系统藕合振动的共振条件为:(1)叶片/轮盘系统藕合振动固有频率必须与激振频率相等;(2)激振力的谐波数k必须与叶片/轮盘系统藕合振动时的节径m相等，即k=m.而在实际工作过程中，叶盘系统藕合振动以第1阶频率振动最为突出.因此给出了在工作转速范围内第1阶的共振图，如图5所示.从共振曲线图上可以看出，从最低工作转速到最高工作转速内，1--3节径的一阶频率线远离相应激振频率线.而第5~9节径的一阶频率与相应的激振频率线都有交点，因此很可能引起5~9节径下的一阶振动.
4 结论
(1)根据波传播技术进行循环对称结构的振动分析，得到了叶盘装配体藕合振动结果.该结果可以用于实际工作叶盘藕合振动的预测与分析;
(2)将叶片和轮盘之间由于旋转离心力产生的接触应力作为预应力，计算在该预应力作用下的叶盘藕合振动，得到的结果更具有真实性.结果表明，由于接触应力的作用，随着转速的不断增加，叶盘藕合系统的刚性也在增加，固有频率不断增大.但转速增加到一定程度后，对系统的影响逐渐减弱;
(3)由于叶片和轮盘之间的祸合作用，使得叶轮祸合振动时，高阶固有频率较为集中，振型较为复杂.但其振动形式都是由叶片与轮盘自振振型藕合而成，叶片的振动与自身自振相比振型往往有所提前.。