榫连叶盘系统动力减缩方法及振动特性研究

摘要

针对边界非线性、旋转效应和复杂载荷等因素造成的榫连叶盘系统动力学行为难以高效预测的挑战,提出了一种基于固定界面模态综合法的旋转榫连叶盘系统减缩建模方法.通过在榫接区下覆薄层单元以捕捉榫槽-榫头间接触行为,同时考虑旋转引入的刚化、软化效应以及榫连接外引入的局部载荷作用,从而建立了气动载荷激励下轮盘子结构-榫接区-叶片子结构的榫连叶盘整体减缩模型,讨论了叶片和轮盘截断数对系统前3阶固有频率的作用规律,对比分析了转速和摩擦系数影响下全模型和减缩模型的模态特性和振动响应特性.研究结果表明:(1)在所研究参数范围内,减缩模型相对于全模型对前3阶固有频率预测的最大偏差不超过0.6%,临界转速预测最大偏差不超过0.1%;(2)榫接非线性使系统振动响应频谱呈现为激励频率的倍频,且较小的摩擦系数会导致榫接处滑移,体现为振动响应中出现线性趋势分量.

关键词

榫连叶盘 / 旋转效应 / 固定界面模态综合法 / 模态特性 / 振动响应

基金资助

国家自然科学基金资助项目（12202368,12172307,12172311）; 太行国家实验室第一批课题（THL-K-24-130）; 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室研究基金（VCAME202205,VCAME202103）; 应用力学与结构安全四川省重点实验室青年教师科研培育项目（SZZZKT-202206）; 四川省自然科学基金（2022NSFSC1997）