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珍年月西北工业大学学报侧
第卷第期俪玲
叶片失谐对叶盘结构振动特性的影响
王红建, 贺尔铭
西北工业大学航空学院, 陕西西安
摘要叶片失谐在实际叶盘结构中是不可避免的,并严重影响叶盘的振动特性。文章将失谐叶盘的
模态及受迫振动响应投影到谐调叶盘模态空间,并提出一种节径谱的研究方法,通过关于不同节径的
谐调模态的组合来描述失谐叶盘模态和受迫响应。基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对
叶盘频率转向区内外的模态振型及受迫响应等特性的影响规律。研究表明,节径语的研究方法能够
较为准确地捕捉失谐对叶盘结构振动特性的影响作用,对建立失谐与谐调叶盘结构振动特性之间的
内在联系具有重要意义。
关键词叶盘,节径,频率转向,叶片失谐,模态振型,受迫振动
中图分类号文献标识码文章编号一刁扬
叶盘是循环对称结构,失谐会破坏叶盘原有的通常叶盘结构的振动响应方程可表示为
循环对称性,并严重影响结构的振动特性。川从才, 口心,
研究表明,结构失谐能造成叶盘系统的重特征值分式中, 是位移向量, 、、城分别是质量、
裂,使系统模态出现局部化现象。等川利用集阻尼、刚度矩阵和激振力向量。叶盘的固有频率和模
中参数模型研究了失谐对循环对称结构受迫响应的态向量可通过与式对应的无阻尼特征方程进行
影响作用。一等基于模态振型研究了求解
失谐叶盘受迫响应的放大因子特性。谐调叶盘会产盆巾衬公汀
生频率转向现象,该现象是指系统特征频率轨迹随式中必的各列为系统模态向量,厅为对角矩阵,其
着系统某些特性参数变化时,先汇聚,但不交叉,然对角线上的元素为系统各阶固有频率的平方。通常
后再分离的现象。等’通过研究得出频率通过对一个扇区在边界施加循环对称约束来确定该
转向是叶片占优模态族和轮盘占优模态族相互藕合扇区模态,然后将其再扩展至其它扇区,从而得到整
的结果。等研究发现叶片模态经过频率个谐调叶盘的系统模态。谐调叶盘对每个节径除
转向点后,两族模态的振型发生了互换并且频率转
和叶片数为偶数时的二八夕以外呈现重
向区中的模态高度密集,增加了叶盘结构对叶片失固有频率,因此将所分析的扇区模态扩展到其它扇
谐的敏感性。本文将失谐叶盘模态投影到谐调叶盘区时具有余弦和正弦种方式
模态空间上,并提出了节径谱的研究方法,通过关于中二‘, 二价。‘
不同节径的谐调模态的组合来描述失谐叶盘模态和
中二‘, 二价。氏
受迫响应。利用集中参数模型,分析了叶片刚度失
式中上标￡表示扩展扇区位置,币为扩展扇区模态,
谐对频率转向区内外的叶盘模态及受迫响应特性的
价为利用循环对称性分析的扇区模态, 为节径数,
内在影响规律。
‘二二￡刃, ￡二, ⋯, 一。因此当二和为偶
数时的二八夕,叶盘系统模态只有余弦模态。
叶盘振动方程及节径谱研究方法为了研究失谐叶盘与谐调叶盘之间系统模态的
内在联系,将失谐叶盘模态投影到谐调叶盘模态空
收稿日期伪拼基金项目国家自然科学基金资助
作者简介王红建一,西北工业大学副教授,主要从事结构动力学及机械振动研究。
西北工业大学学报第卷
间上,即用谐调叶盘模态的组合来表示失谐模态。参数见表。模型系统的失谐因素只考虑叶片刚度
因此利用式、式,失谐模态可表示为的失谐。
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