【摘要】：葉片是航空發(fā)動機(jī)的重要零件之一,其工作時(shí)承受多種變化的載荷,當(dāng)激振力頻率接近葉片的共振頻率時(shí),引起葉片共振,易導(dǎo)致葉片疲勞失效。為有效地避免葉片發(fā)生共振,需在裝配前檢測葉片的共振頻率是否符合要求。因此,有必要進(jìn)行葉片靜態(tài)頻率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)。本文主要完成如下工作:(1)根據(jù)有限元動力學(xué)理論的研究,創(chuàng)建葉片模型及簡化模型,在ANSYS軟件中完成模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,確定了:一彎和二彎、一扭和二扭葉尖振動是反向關(guān)系;進(jìn)氣邊葉尖處是葉片振動信號的最佳采集點(diǎn);以正弦穩(wěn)態(tài)掃頻信號為激振信號;可通過查找共振峰的位置求得共振頻率。(2)根據(jù)CZT算法的研究,完成多步CZT的編程,通過CZT和FFT、ZFFT、STFT的比較,確定了:CZT可從任意起始頻率求得任意計(jì)算分辨率的頻譜,在短采樣、單頻率的信號處理中更靈活、準(zhǔn)確,多步CZT一定程度上提高了分析精度,適用于葉片測頻系統(tǒng)的振動信號分析。(3)設(shè)計(jì)葉片測頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件、軟件框架,完成系統(tǒng)的三個部分:硬件系統(tǒng)的搭建;通過頻率分布概率的分析設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)分段掃頻策略,仿真得知,相對于順序掃頻提高了 69.27%的效率,并完成數(shù)據(jù)庫編寫;編寫軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)、測頻模塊、數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能。(4)進(jìn)行葉片測頻系統(tǒng)的重復(fù)性測頻試驗(yàn)和連續(xù)測頻試驗(yàn),重復(fù)測頻的精確度等級為0.1級,連續(xù)測頻最大引用誤差為0.101%,表明葉片測頻系統(tǒng)測頻誤差較小,重復(fù)性較好,測量精密度、準(zhǔn)確度較高,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性,且測頻效率提高57.97%。探討了測頻系統(tǒng)的激振、信號采集、分析優(yōu)化,進(jìn)行不同振幅比的仿真葉片加載分析,結(jié)果表明振幅比參數(shù)在葉片選配中有一定的實(shí)用意義。本文研究發(fā)的葉片靜態(tài)頻率檢測系統(tǒng),較為完善的實(shí)現(xiàn)了從測頻任務(wù)的獲取,到葉片的測頻、數(shù)據(jù)的管理等功能,并進(jìn)行實(shí)際測頻試驗(yàn),提高了葉片測頻的效率。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V232.4
【圖文】：

專業(yè)學(xué)位論文邐第第１章緒論逡逑選題背景及研究意義逡逑動機(jī)被譽(yù)為飛機(jī)的心臟，為飛機(jī)提供飛行的推動力。它的性能直接性和可靠性，飛機(jī)所發(fā)生的各類事故多數(shù)是由發(fā)動機(jī)的故障引起噴氣發(fā)動機(jī)示意圖［ｎ，從進(jìn)氣口到壓氣機(jī)再到燃燒室后的渦輪，葉較多，可見葉片是航空發(fā)動機(jī)的重要零部件。葉片工作時(shí)不僅承力載荷，還受到高速氣流激振的交變載荷，工作環(huán)境惡劣。這些載片產(chǎn)生復(fù)雜變化的激振力，當(dāng)葉片承受的激振力頻率接近甚至等于，引起葉片共振。葉片共振會產(chǎn)生較大的交變振動應(yīng)力，容易導(dǎo)致發(fā)一系列整機(jī)問題。進(jìn)

根據(jù)圖１．３，葉片測頻主要有以下幾個部分：葉片激振、信號采集、信號分析、逡逑據(jù)記錄。因此，對于葉片測頻系統(tǒng)的研究和開發(fā)，首先需要研究實(shí)現(xiàn)葉片測頻的各逡逑部分的理論和方法，如圖１．４所示：逡逑提Ｍ部分逡逑和意義邐；葉片激振—邐１輸逡逑；——Ｔ—邐１邋｜邐邐邋＿＿邋葉片逡逑￣￣｜邋提供力＇法？邋｜邐ｈＷｌ邋’丨知七丨．Ｆ逡逑振動測頻［Ｊ測＠方法邐＾邋；卩號撕：切幾沾．丨紋寧倍號ｈｗ逡逑研究現(xiàn)狀＂｜：巧廠丨＿不足，ｉ邋ｖ邋；邐丨“城ｒ逡逑測頻系統(tǒng)提｛ｊｖ分吟；數(shù)掘記錄；｜逡逑圖１．邋４葉片測頻研宄的主要部分和研宄思路逡逑葉片測頻研究的基本思路：根據(jù)研究背景和意義提出葉片測頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過逡逑片振動特性的研究，得到葉片振動的輸入、輸出特性，為葉片激振和信號采集的實(shí)逡逑提供設(shè)計(jì)參考；根據(jù)葉片振動的輸出特性選擇信號處理辦法，實(shí)現(xiàn)振動信號分析；逡逑

．和前而逡逑圖１．邋３某航空發(fā)動機(jī)廠商的葉片測頻系統(tǒng)逡逑根據(jù)圖１．３，葉片測頻主要有以下幾個部分：葉片激振、信號采集、信號分析、逡逑數(shù)據(jù)記錄。因此，對于葉片測頻系統(tǒng)的研究和開發(fā)，首先需要研究實(shí)現(xiàn)葉片測頻的各逡逑個部分的理論和方法，如圖１．４所示：逡逑提Ｍ部分逡逑和意義邐；葉片激振—邐１輸逡逑；——Ｔ—邐１邋｜邐邐邋＿＿邋葉片逡逑￣￣｜邋提供力＇法？邋｜邐ｈＷｌ邋’丨知七丨．Ｆ逡逑振動測頻［Ｊ測＠方法邐＾邋；卩號撕：切幾沾．丨紋寧倍號ｈｗ逡逑研究現(xiàn)狀＂｜：巧廠丨＿不足，ｉ邋ｖ邋；邐丨“城ｒ逡逑測頻系統(tǒng)提｛ｊｖ分吟；數(shù)掘記錄；｜逡逑圖１．邋４葉片測頻研宄的主要部分和研宄思路逡逑葉片測頻研究的基本思路：根據(jù)研究背景和意義提出葉片測頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過逡逑葉片振動特性的研究，得到葉片振動的輸入、輸出特性，為葉片激振和信號采集的實(shí)逡逑現(xiàn)提供設(shè)計(jì)參考；根據(jù)葉片振動的輸出特性選擇信號處理辦法，實(shí)現(xiàn)振動信號分析；逡逑通過調(diào)研振動測頻的研究現(xiàn)狀

【參考文獻(xiàn)】

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1 寇海軍;張俊紅;林杰威;;航空發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片振動特性分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年11期

2 李春旺;李海云;王澈;張忠平;孫強(qiáng);;航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片振動模態(tài)影響因素研究[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

3 王萍;;葉尖定時(shí)方法在國外航空發(fā)動機(jī)葉片振動測量中的應(yīng)用綜述[J];航空科學(xué)技術(shù);2013年06期

4 李克安;林左鳴;楊勝群;李松華;萬正蘇;;航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片振動方程及其頻率計(jì)算[J];航空學(xué)報(bào);2013年12期

5 趙宏強(qiáng);;頻譜細(xì)化算法分析[J];四川兵工學(xué)報(bào);2013年05期

6 肖威;趙偉民;;汽輪機(jī)動葉片靜頻測量方法的研究與應(yīng)用[J];機(jī)械工程師;2013年05期

7 樊新海;曾興祥;張麗霞;張傳清;;基于CZT的頻譜細(xì)化算法及應(yīng)用[J];裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào);2012年01期

8 胡偉;王德友;杜少輝;蔚奪魁;;非接觸式數(shù)字光纖葉片測振系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J];航空發(fā)動機(jī);2010年01期

9 余海強(qiáng);馬波;江志農(nóng);高金吉;;Chirp-Z變換在振動信號處理中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)仿真;2010年01期

10 洪杰;張大義;陳璐璐;;氣流激勵下的葉片高周疲勞壽命研究的發(fā)展[J];航空動力學(xué)報(bào);2009年03期

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2 任三群;基于數(shù)據(jù)融合的渦輪機(jī)葉片振動測量方法研究[D];北京化工大學(xué);2017年

3 劉志博;基于葉尖定時(shí)的葉片振動參數(shù)辨識及耦合振動研究[D];華北電力大學(xué);2017年

4 董妍;某航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的振動特性試驗(yàn)及分析[D];大連理工大學(xué);2016年

5 曲文浩;航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片的靜力學(xué)及模態(tài)分析[D];東北大學(xué);2012年

6 王嬌;葉片固有特性和振動響應(yīng)分析方法研究[D];東北大學(xué);2010年

7 張世海;汽輪機(jī)葉片振動動態(tài)測量方法與技術(shù)研究[D];長沙理工大學(xué);2009年

8 劉德雄;激光振動傳感器的研究與開發(fā)[D];西安電子科技大學(xué);2008年

9 尹育聰;計(jì)算機(jī)技術(shù)在葉片振動頻率測試中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2007年

10 陳小強(qiáng);汽輪機(jī)葉片靜態(tài)頻率測試系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];東南大學(xué);2004年

本文編號：2782477