本文關鍵詞：基于葉尖定時的葉片動應力非接觸測量方法研究

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【摘要】：旋轉機械是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的一種關鍵組成部分,廣泛應用于航空、電力、化工等重要領域。航空發(fā)動機作為我國大飛機項目的核心裝備成為科研攻關的重點,這其中壓氣機和燃氣輪機作為提供動力的關鍵部件,決定著飛機能否高速、穩(wěn)定、長時間飛行,而轉子葉片作為核心零部件由于數(shù)量多,工作條件惡劣,其失效更是發(fā)動機故障的主要原因。轉子葉片的失效原因除因外物撞擊造成的葉片瞬時過載斷裂外,絕大多數(shù)與葉片振動產生的動應力有關。傳統(tǒng)的接觸式應變測量,操作復雜且無法在線監(jiān)測,在實際應用中有很多不便。因此在航空發(fā)動機的研制和使用過程中,實現(xiàn)葉片動應力的實時監(jiān)測顯得十分必要。本文通過對葉片進行建模分析,解決了動應力反演的關鍵技術。在此基礎上提出一種基于葉尖定時測振技術,通過動應力反演算法實現(xiàn)旋轉葉片動應力非接觸測量的新方法。針對本文提出的方法,筆者在天津大學力學工程實驗中心、浙江大學高速旋轉機械實驗室分別進行了相關實驗,實驗結果表明該方法能夠實現(xiàn)旋轉葉片動應力的非接觸測量。本文完成的工作主要包括:1.通過理論推導,提出了采用有限元建模分析獲取葉片表面動應力與葉尖位移比值,進而反演出葉片動應力的方法。2.設計開發(fā)了滿足葉尖定時測振系統(tǒng)要求的便攜式采集卡,對葉尖定時測振系統(tǒng)進行了優(yōu)化。3.采用有限元法對葉片進行建模分析,獲取靜態(tài)及旋轉狀態(tài)下葉片表面動應力與葉尖振幅的比值,并以此作為動應力反演的依據(jù)。4.設計實施了振動臺葉片激振實驗和旋轉葉片振動監(jiān)測實驗。靜態(tài)激振實驗使用應變片和激光測振儀對單個葉片的應變和振幅進行了測試;旋轉實驗同時安裝了葉尖定時測振系統(tǒng)及滑環(huán)引電式應變測量系統(tǒng)進行實驗,實驗結果驗證了本文提出的方法。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V263.6

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