本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型研究

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【摘要】：整機(jī)振動(dòng)超標(biāo)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題,航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)建模與仿真是預(yù)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)響應(yīng)、優(yōu)化其設(shè)計(jì)和裝配、評(píng)估其振動(dòng)狀態(tài)、控制其振動(dòng)超標(biāo)的重要手段。然而,由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整機(jī)振動(dòng)分析存在仿真建模誤差大、模型計(jì)算規(guī)模大、仿真運(yùn)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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)的方法,采用試驗(yàn)與仿真結(jié)合,在轉(zhuǎn)子有限元模型中,綜合機(jī)匣-支承動(dòng)剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù),構(gòu)造航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)的半實(shí)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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型建模方式,在研究結(jié)構(gòu)附加動(dòng)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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型,推導(dǎo)了半實(shí)物仿真模型建模方法及整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算方法,總結(jié)建模流程;(2)利用帶機(jī)匣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)半實(shí)物仿真模型進(jìn)行了有限元仿真計(jì)算驗(yàn)證。首先,采用軟件分別建立了試驗(yàn)器整機(jī)模型及半實(shí)物2D及3D仿真模型;然后,分別計(jì)算整機(jī)結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)函數(shù)及機(jī)匣測(cè)點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng);最后,對(duì)整機(jī)模型和半實(shí)物仿真模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,兩種模型的仿真計(jì)算結(jié)果達(dá)到了完全一致的效果;(3)利用帶機(jī)匣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)半實(shí)物建模方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,對(duì)帶機(jī)匣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn),測(cè)試支承頻率響應(yīng)函數(shù)并進(jìn)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(jìn)行模型修正;接下來(lái),綜合機(jī)匣-支承結(jié)構(gòu)附加動(dòng)剛度與轉(zhuǎn)子仿真模型,建立試驗(yàn)器半實(shí)物仿真模型;最后,將半實(shí)物仿真模型的整機(jī)頻響函數(shù)計(jì)算結(jié)果與整機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算與實(shí)驗(yàn)達(dá)到了較好的一致性。研究結(jié)果表明:整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型考慮了支承間的相互作用關(guān)系,將試驗(yàn)測(cè)試得到的機(jī)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(jī)匣建模過(guò)程。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明,轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器的整機(jī)仿真模型和半實(shí)物仿真模型對(duì)機(jī)匣振動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差在1%以內(nèi),而半實(shí)物仿真模型的計(jì)算效率遠(yuǎn)高于整機(jī)模型。比較結(jié)果充分表明了半實(shí)物仿真模型可以在保證計(jì)算精度的前提下大幅度提高計(jì)算效率,該模型可以推廣應(yīng)用于實(shí)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)振動(dòng)建模分析,具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng) 轉(zhuǎn)子動(dòng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)建模與仿真分析存在的問(wèn)題17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-20
• 第二章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型20-31
• 2.1 航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)20-21
• 2.1.1 航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)20-21
• 2.1.2 航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)21
• 2.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物建模原理21-26
• 2.2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)建模21-23
• 2.2.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)建模23
• 2.2.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)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(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)仿真模型24-26
• 2.3 半實(shí)物仿真模型整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算方法26-30
• 2.3.1 整機(jī)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算流程26
• 2.3.2 半實(shí)物仿真模型振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算26-28
• 2.3.3 機(jī)匣振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算28-29
• 2.3.4 半實(shí)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(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型有限元仿真驗(yàn)證31-55
• 3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器的整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物模型仿真驗(yàn)證流程31-32
• 3.2 帶機(jī)匣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器32-33
• 3.3 基于有限元梁模型的整機(jī)振動(dòng) 2D半實(shí)物仿真模型及其驗(yàn)證33-44
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器結(jié)構(gòu)參數(shù)33-35
• 3.3.2 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器 2D有限元仿真建模方法35-39
• 3.3.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器整機(jī)振動(dòng) 2D半實(shí)物仿真模型39-41
• 3.3.4 計(jì)算結(jié)果對(duì)比與分析41-44
• 3.4 基于有限元實(shí)體單元的整機(jī)振動(dòng) 3D半實(shí)物仿真模型及其驗(yàn)證44-54
• 3.4.1 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器三維建模45-46
• 3.4.2 試驗(yàn)器有限元建模46-48
• 3.4.3 試驗(yàn)器整機(jī)模型振動(dòng)響應(yīng)48-49
• 3.4.4 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器半實(shí)物建模49-52
• 3.4.5 半實(shí)物模型整機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型有限元實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證55-78
• 4.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)半實(shí)物仿真模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證流程55-56
• 4.2 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器整機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)56-67
• 4.2.1 振動(dòng)測(cè)試技術(shù)56-57
• 4.2.2 振動(dòng)模態(tài)分析方法57-59
• 4.2.3 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器模態(tài)實(shí)驗(yàn)設(shè)備59-61
• 4.2.4 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器模態(tài)分析系統(tǒng)61-62
• 4.2.5 整機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程62-64
• 4.2.6 測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析64-67
• 4.3 機(jī)匣-支承結(jié)構(gòu)附加動(dòng)剛度測(cè)試67-70
• 4.3.1 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器機(jī)匣-支承結(jié)構(gòu)拆裝實(shí)驗(yàn)67
• 4.3.2 支承位置頻響函數(shù)測(cè)試67-69
• 4.3.3 測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器半實(shí)物仿真模型74
• 4.6 半實(shí)物仿真模型整機(jī)模態(tài)分析及結(jié)果對(duì)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(xiàn)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，

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