軸流式葉片是壓氣機、渦輪、風扇等結構中最重要的零件,葉片的振動特性一直是研究人員無法回避的問題,工程上一般采用有限元分析或模態(tài)試驗來獲取葉片的振動特性,其中葉片的模態(tài)試驗是研發(fā)設計過程中必不可少的一環(huán)。對于葉片模態(tài)試驗的共振法,需要設計出可靠的振動夾具以連接振動臺和葉片,葉片振動夾具設計的好壞關乎到葉片模態(tài)試驗結果的準確性和可靠性,因此,必須對振動夾具精心設計,使共振試驗可以準確地表征葉片的振動特性。本文以某航空發(fā)動機壓氣機短葉片作為研究對象,基于電動振動臺,設計了該短葉片的專用振動夾具,并根據(jù)實際情況,采用不同的測試方法,最終得到了較為準確的結果,確定了葉片的固有頻率、振型、應變分布情況。本文主要內(nèi)容如下:（1）根據(jù)振動夾具設計的相關理論,設計應用于航空發(fā)動機壓氣機葉片的專用夾具,確定振動夾具的材料、連接方式等,由葉片的結構和試驗要求設計出振動夾具的結構、尺寸。并基于Tosca優(yōu)化軟件,對振動夾具進行拓撲優(yōu)化,提高振動夾具的一階固有頻率。最終振動夾具的一階固有頻率達葉片試驗頻率要求,用于測量葉片的前四階模態(tài)。（2）基于Abaqus有限元分析軟件,考慮螺栓預緊力和接觸摩擦對裝配體振動特... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 葉片的振動特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 振動夾具設計研究現(xiàn)狀
        1.2.3 拓撲優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.4 螺栓連接結構非線性研究現(xiàn)狀
    1.3 研究問題的提出
    1.4 研究內(nèi)容與技術路線
2 機械振動理論及振動試驗理論
    2.1 機械振動基本理論
    2.2 振動夾具的設計基礎
        2.2.1 振動夾具的設計要求及原則
        2.2.2 振動夾具的種類
    2.3 拓撲優(yōu)化變密度法
    2.4 螺栓連接下的接觸非線性分析
        2.4.1 螺栓連接的有限元分析
        2.4.2 結合面接觸問題的非線性分析
    2.5 模態(tài)試驗理論
        2.5.1 結構動力學特性
        2.5.2 試驗結構的支撐方式
        2.5.3 振動激振源的種類
    2.6 本章小結
3 葉片模態(tài)試驗振動夾具設計
    3.1 引言
    3.2 葉片振動夾具設計
        3.2.1 振動夾具材料及連接方式
        3.2.2 振動夾具設計及建模
    3.3 振動夾具的拓撲優(yōu)化
    3.4 振動夾具優(yōu)化結構模擬
    3.5 本章小結
4 葉片振動特性有限元分析
    4.1 葉片的建模及模態(tài)分析
        4.1.1 葉片的建模
        4.1.2 葉片模態(tài)分析
    4.2 綁定連接下葉片模態(tài)分析
    4.3 摩擦接觸下葉片模態(tài)分析
    4.4 本章小結
5 基于電動振動臺的葉片振動特性試驗
    5.1 試驗方法及試驗內(nèi)容
    5.2 葉片正弦掃頻振動試驗
        5.2.1 螺栓預緊力的確定
        5.2.2 正弦掃頻實驗
        5.2.3 固有頻率對比
    5.3 砂型法測試振型
        5.3.1 砂型法試驗流程
        5.3.2 砂型結果對比
    5.4 葉片應變分布試驗
        5.4.1 應變分布試驗準備及流程
        5.4.2 應變分布試驗結果
        5.4.3 應變分布試驗結果分析
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大型風力機葉片模態(tài)性能及振動分析[J]. 孫瑞,李春,丁勤衛(wèi),陳文樸.  熱能動力工程. 2018(10)
[2]基于拓撲優(yōu)化與多目標優(yōu)化的機床底座結構設計[J]. 趙海鳴,蔣彬彬,李密.  機械設計與研究. 2018(04)
[3]某發(fā)動機轉子葉片應力分布試驗研究[J]. 劉濤,范秀杰,經(jīng)留洋.  科技創(chuàng)新與應用. 2017(15)
[4]某異型結構振動夾具的設計及試驗驗證[J]. 馬征,李東強,顧陽,劉凱.  裝備環(huán)境工程. 2017(03)
[5]航空發(fā)動機轉子葉片的聲振疲勞特性試驗[J]. 王琰,郭定文.  航空動力學報. 2016(11)
[6]葉片模態(tài)分析與聲頻法測量[J]. 陳飛翔,岳林.  機械制造與自動化. 2016(05)
[7]渦輪轉子葉片-輪盤的振動特性分析[J]. 楊修偉,黃磊.  工程與試驗. 2016(03)
[8]汽輪機末級葉片振動特性研究[J]. 趙文勝,王鵬飛,李燕輝,劉梅清,蔣勁.  華南理工大學學報(自然科學版). 2016(08)
[9]振動試驗夾具設計與實踐[J]. 于韶明,衛(wèi)國,楊峰,都京.  裝備環(huán)境工程. 2014(02)
[10]振動試驗夾具動力學設計的綜合優(yōu)化方法[J]. 王軻,孫妍妍,茅志穎.  振動.測試與診斷. 2013(03)

博士論文
[1]機床螺栓結合面力學特性機理研究與應用[D]. 廖昕.東南大學 2017

碩士論文
[1]某航空發(fā)動機渦輪葉片的振動特性試驗及分析[D]. 董妍.大連理工大學 2016
[2]基于變密度法的連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化研究[D]. 楊志勇.西安電子科技大學 2009



本文編號：3603478