本文關(guān)鍵詞：面向葉片振動特性分析的葉片有限元模型修正與確認方法研究

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【摘要】：葉片是葉輪機的核心部件,對葉片振動特性的精確分析具有重要的意義,在葉片有限元分析中,所建立的有限元模型必須是正確的且合理的,對葉片有限元模型的合理修正與確認將大大提高以往有限元分析的精確度。本文以直板葉片為研究對象,對其進行了有限元數(shù)值仿真和實驗測試,獲得固有特性和基礎(chǔ)激勵作用下的響應(yīng),并基于兩種求解方法的相關(guān)性分析提出了一種基于實驗數(shù)據(jù)的參數(shù)型有限元模型修正方法,以構(gòu)件有限元模型的相關(guān)參數(shù)作為修正對象,結(jié)合有限元分析軟件的計算特點,并引入三次樣條插值數(shù)值方法進行參數(shù)尋優(yōu),最后得到有限元模型相關(guān)最優(yōu)參數(shù)組,通過修正前后的效果對比驗證了修正方法的可行性和有效性。本文的具體研究內(nèi)容主要分為以下幾部分：(1)對直板葉片進行了固有特性測試和基礎(chǔ)激勵響應(yīng)測試,分別得到了直板葉片前十階模態(tài)振型、頻率以及不同激勵幅值和激勵頻率下葉身各測點的位移響應(yīng)幅值。(2)采用有限元分析軟件,對直板葉片建立了初始有限元模型,并對其進行了模態(tài)分析和基礎(chǔ)激勵響應(yīng)分析,分別得到了有限元模型前十階模態(tài)振型、頻率以及不同激勵幅值和激勵頻率下葉身各測點的位移響應(yīng)幅值。(3)提出了一種基于固有特性的葉片有限元模型修正與確認方法,以直板葉片為例,將測試數(shù)據(jù)作為修正依據(jù),基于前十階模態(tài)頻率構(gòu)造目標函數(shù),給出各靈敏度因子,利用三次樣條插值的優(yōu)越性確認包括材料參數(shù)、幾何參數(shù)以及有限元分析參數(shù)在內(nèi)的最優(yōu)參數(shù)組,最終通過對比修正前后的有限元模型計算結(jié)果,給出各階頻率及振型的相關(guān)性系數(shù)MAC值的三維柱狀圖,驗證了修正方法的可行性與有效性。(4)提出了一種基于基礎(chǔ)激勵響應(yīng)的葉片有限元模型修正與確認方法,以直板葉片為例,將測試數(shù)據(jù)作為修正依據(jù),基于1g、2g、3g激勵幅值和第1、2階共振及非共振激勵頻率下各測點的位移響應(yīng)幅值構(gòu)造目標函數(shù),給出各靈敏度因子,利用三次樣條插值的優(yōu)越性確認包括系統(tǒng)阻尼比、激勵幅值和掃頻精度在內(nèi)的最優(yōu)參數(shù)組,最終通過對比修正前后的有限元模型計算結(jié)果,給出不同激勵頻率和激勵幅值下兩測點位移響應(yīng)幅值的相關(guān)性系數(shù)MAC值的散點圖,驗證了修正方法的可行性與有效性。本文提出的一種基于固有特性和基礎(chǔ)激勵響應(yīng)的參數(shù)型葉片有限元模型修正與確認方法,對葉片類構(gòu)件有限元分析計算的精確性和可信度的改善具有重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH113.1

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本文編號：1250272