發(fā)布時間：2017-09-12 02:09

  本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型研究

  更多相關(guān)文章： 航空發(fā)動機整機振動 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 子結(jié)構(gòu)綜合 有限元 模態(tài)分析

【摘要】：整機振動超標(biāo)是航空發(fā)動機研制過程中遇到的主要問題,航空發(fā)動機整機振動建模與仿真是預(yù)計航空發(fā)動機振動響應(yīng)、優(yōu)化其設(shè)計和裝配、評估其振動狀態(tài)、控制其振動超標(biāo)的重要手段。然而,由于航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整機振動分析存在仿真建模誤差大、模型計算規(guī)模大、仿真運算速度慢等困難。本文研究了一種快速準(zhǔn)確地分析航空發(fā)動機整機振動的方法,采用試驗與仿真結(jié)合,在轉(zhuǎn)子有限元模型中,綜合機匣-支承動剛度試驗數(shù)據(jù),構(gòu)造航空發(fā)動機整機振動的半實物仿真模型的方法,主要研究工作體現(xiàn)在:(1)討論航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型建模方式,在研究結(jié)構(gòu)附加動剛度作用形式及子結(jié)構(gòu)綜合法的基礎(chǔ)上,提出了航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型,推導(dǎo)了半實物仿真模型建模方法及整機振動響應(yīng)計算方法,總結(jié)建模流程;(2)利用帶機匣的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器對航空發(fā)動機半實物仿真模型進行了有限元仿真計算驗證。首先,采用軟件分別建立了試驗器整機模型及半實物2D及3D仿真模型;然后,分別計算整機結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)函數(shù)及機匣測點振動響應(yīng);最后,對整機模型和半實物仿真模型的計算結(jié)果進行比較,兩種模型的仿真計算結(jié)果達到了完全一致的效果;(3)利用帶機匣的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器對航空發(fā)動機半實物建模方法進行了實驗驗證。首先,對帶機匣的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器進行模態(tài)試驗,測試支承頻率響應(yīng)函數(shù)并進行數(shù)據(jù)處理;然后,建立轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有限元仿真模型并進行模型修正;接下來,綜合機匣-支承結(jié)構(gòu)附加動剛度與轉(zhuǎn)子仿真模型,建立試驗器半實物仿真模型;最后,將半實物仿真模型的整機頻響函數(shù)計算結(jié)果與整機實驗結(jié)果進行對比,計算與實驗達到了較好的一致性。研究結(jié)果表明:整機振動半實物仿真模型考慮了支承間的相互作用關(guān)系,將試驗測試得到的機匣-支承數(shù)據(jù)綜合到轉(zhuǎn)子有限元仿真模型中,避免了復(fù)雜的機匣建模過程。實驗和仿真結(jié)果表明,轉(zhuǎn)子試驗器的整機仿真模型和半實物仿真模型對機匣振動響應(yīng)的計算結(jié)果相對誤差在1%以內(nèi),而半實物仿真模型的計算效率遠高于整機模型。比較結(jié)果充分表明了半實物仿真模型可以在保證計算精度的前提下大幅度提高計算效率,該模型可以推廣應(yīng)用于實際航空發(fā)動機的整機振動建模分析,具有很強的工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機整機振動 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 子結(jié)構(gòu)綜合 有限元 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V231.92
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 航空發(fā)動機整機振動仿真建模方法研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 傳遞矩陣建模方法14
• 1.2.2 有限元建模方法14-15
• 1.2.3 子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合方法15-17
• 1.2.4 航空發(fā)動機整機振動建模與仿真分析存在的問題17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-20
• 第二章 航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型20-31
• 2.1 航空渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點20-21
• 2.1.1 航空渦輪發(fā)動機20-21
• 2.1.2 航空渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點21
• 2.2 航空發(fā)動機整機振動半實物建模原理21-26
• 2.2.1 航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)建模21-23
• 2.2.2 航空發(fā)動機整機建模23
• 2.2.3 航空發(fā)動機機匣-支承結(jié)構(gòu)建模23-24
• 2.2.4 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)建模24
• 2.2.5 發(fā)動機整機振動半實仿真模型24-26
• 2.3 半實物仿真模型整機振動響應(yīng)計算方法26-30
• 2.3.1 整機振動響應(yīng)計算流程26
• 2.3.2 半實物仿真模型振動響應(yīng)計算26-28
• 2.3.3 機匣振動響應(yīng)計算28-29
• 2.3.4 半實物仿真模型模態(tài)分析方法29-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第三章 整機振動半實物仿真模型有限元仿真驗證31-55
• 3.1 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器的整機振動半實物模型仿真驗證流程31-32
• 3.2 帶機匣的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器32-33
• 3.3 基于有限元梁模型的整機振動 2D半實物仿真模型及其驗證33-44
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子試驗器結(jié)構(gòu)參數(shù)33-35
• 3.3.2 轉(zhuǎn)子試驗器 2D有限元仿真建模方法35-39
• 3.3.3 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗器整機振動 2D半實物仿真模型39-41
• 3.3.4 計算結(jié)果對比與分析41-44
• 3.4 基于有限元實體單元的整機振動 3D半實物仿真模型及其驗證44-54
• 3.4.1 轉(zhuǎn)子試驗器三維建模45-46
• 3.4.2 試驗器有限元建模46-48
• 3.4.3 試驗器整機模型振動響應(yīng)48-49
• 3.4.4 轉(zhuǎn)子試驗器半實物建模49-52
• 3.4.5 半實物模型整機振動響應(yīng)52
• 3.4.6 結(jié)果分析52-54
• 3.5 小結(jié)54-55
• 第四章 整機振動半實物仿真模型有限元實驗驗證55-78
• 4.1 航空發(fā)動機整機振動半實物仿真模型實驗驗證流程55-56
• 4.2 轉(zhuǎn)子試驗器整機模態(tài)實驗56-67
• 4.2.1 振動測試技術(shù)56-57
• 4.2.2 振動模態(tài)分析方法57-59
• 4.2.3 轉(zhuǎn)子試驗器模態(tài)實驗設(shè)備59-61
• 4.2.4 轉(zhuǎn)子試驗器模態(tài)分析系統(tǒng)61-62
• 4.2.5 整機模態(tài)實驗測試過程62-64
• 4.2.6 測試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析64-67
• 4.3 機匣-支承結(jié)構(gòu)附加動剛度測試67-70
• 4.3.1 轉(zhuǎn)子試驗器機匣-支承結(jié)構(gòu)拆裝實驗67
• 4.3.2 支承位置頻響函數(shù)測試67-69
• 4.3.3 測試結(jié)果數(shù)據(jù)處理69-70
• 4.4 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有限元建模與修正70-74
• 4.4.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)模型70
• 4.4.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)模型修正70-74
• 4.5 基于實驗數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)子試驗器半實物仿真模型74
• 4.6 半實物仿真模型整機模態(tài)分析及結(jié)果對比74-77
• 4.7 小結(jié)77-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

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8 李q，

本文編號：834431