一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法技术

本发明专利技术提供一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程；步骤2，利用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的振动位移响应；步骤3，通过比较每只叶片的振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，并进行标记；步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置，然后在其最大局部化振动响应的叶片与其相邻叶片施加耦合刚度，建立能量传递通道，减小失谐叶盘系统最大局部化振动响应。本发明专利技术能够快速有效的减小失谐叶盘振动局部化振动响应。

【技术实现步骤摘要】
一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法
本专利技术属于叶轮盘
，涉及一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法。
技术介绍
循环对称结构在工程中广泛应用，例如汽轮机叶片轮盘、卫星天线等。理想的循环对称结构中每个子结构都具有相同的物理特性，当结构发生振动时，振动会均匀地在整个结构之间进行传递，不会出现振动局部化现象。但是，由于种种原因导致循环对称结构不可避免地出现一些不对称分布的小量，这种现象在动力学中称为失谐。当循环对称结构失谐后，结构会出现模态局部化和振动响应局部化现象，进而伴随着动应力增加，从而加速了结构的高周疲劳。一直以来如何准确预测和怎样减小失谐结构的局部振动是研究失谐结构的热点问题之一。失谐叶盘的局部化振动直接关系着系统服役工况下的稳定性。目前现有的文献主要是针对影响失谐叶盘系统振动响应局部化程度的主要影响因素研究，无法用于失谐叶盘振动响应局部化程度的减弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，能够快速有效的减小失谐叶盘振动局部化振动响应。本专利技术所采用的第一个技术方案是：一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，其特征在于，包括以下具体步骤：步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程；步骤2，利用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的振动位移响应；步骤3，通过比较每只叶片的振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，并进行标记；步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置，在最大局部化振动响应的叶片与其相邻叶片施加拉筋，建立能量传递通道，得到施加拉筋后的叶盘系统，并重复步骤1～步骤2，并得到拉筋后的叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，即减小失谐叶盘系统最大局部化振动响应。本专利技术的第一个特点还在于，步骤1中利用拉格朗日方法，依据失谐叶盘系统的集中参数模型，施加谐波激励载荷，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程，其具体计算公式为：式中：m为弹簧质量系统每只叶片的质量；c为每只的自身阻尼；kn1、kn2……kni等分别是每只叶片的刚度；kc为叶片与叶片之间的耦合刚度；f1(t)、f2(t)……fN(t)等分别是每只叶片受到的激振力；x1、x2……xN等分别是每只叶片的振动响应；分别为每只叶片的位移加速度；分别是每只叶片的振动位移速度。步骤2中失谐叶盘系统中每只叶片的振动位移响应的具体公式为：x＝x1,x2…xi…xN(2)式中，x1,x2…xi…xN为第1、2···i和第N只叶片的稳态振动位移响应。步骤2中的直接积分法采用4阶龙格库塔法。步骤3中整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置的具体公式为：L＝max(x1,x2,…xi…xN)(3)式中，L为失谐叶盘最大振动局部化响应所处的叶片位置，x1,x2,…xi…xN分别是第1、2只及第N只叶片的振动响应。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，利用集中参数模型计算得到整个系统的振动响应；通过比较得到最大振动响应所在的位置；结合最大局部化的位置和叶间耦合能量传递的关系，在最大振动响应的叶片与其相邻叶片之间施加耦合刚度，进而建立振动局部化能量传递通道，减小失谐叶盘最大局部化程度。本专利技术通过确定失谐叶盘最大局部化位置，然后施加耦合刚度来减小失谐叶盘最大局部化振动响应。附图说明图1是本专利技术一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法中失谐叶盘系统示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，具体包括以下实施步骤：如图1所示，步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程；即利用拉格朗日方法，基于失谐叶盘系统的集中参数模型，施加谐波激励载荷，建立失谐叶盘系统总的动力学振动微分方程，其具体计算公式为：式中：m为弹簧质量系统每只叶片的质量；c为每只的自身阻尼；kn1、kn2……kni等分别是每只叶片的刚度；kc为叶片与叶片之间的耦合刚度；f1(t)、f2(t)……fN(t)等分别是每只叶片受到的激振力；x1、x2……xN等分别是每只叶片的振动响应；分别为每只叶片的位移加速度；分别是每只叶片的振动位移速度。步骤2，利用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应；即利用4阶龙格库塔法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，具体公式为：x＝x1,x2…xi…xN(2)式中，x1,x2…xi…xN为第1、2···i和第N只叶片的稳态振动位移响应。步骤3，通过比较每只叶片的稳态振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，并进行标记；最大局部化振动响应所在的叶片位置为：L＝max(x1,x2,…xi…xN)(3)式中，L为失谐叶盘最大振动局部化响应所处的叶片位置，x1,x2,…xi…xN分别是第1、2只及第N只叶片的振动响应。步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置，在最大局部化振动响应的叶片与其相邻叶片施加拉筋(耦合刚度)，建立能量传递通道，得到施加拉筋后的叶盘系统，并重复步骤1～步骤2，并得到拉筋后的叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，即减小失谐叶盘系统最大局部化振动响应。实施例一以一个具有12只叶片的叶盘系统为例进行说明，其中12叶片的失谐量为均值为0，方差为1％的正态分布：步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程：步骤2，采用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应；即利用4阶龙格库塔法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，具体公式为：x＝x1,x2…xi…x12(2)步骤3，通过比较每只叶片的稳态振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，L＝max(x1,x2,…xi…x12)(3)通过计算最大叶片的位置位于第12只叶片。步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置为第12只叶片，然后在第1和第12，第12和第11只叶片施加拉筋后，得到新的叶盘系统，继续重复步骤1和2计算系统的振动响应。此12只叶片的算例中，通过本方法的应用，失谐叶盘的最大局部化振动响应减小了8.72％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，其特征在于，包括以下具体步骤：/n步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程；/n步骤2，利用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的振动位移响应；/n步骤3，通过比较每只叶片的振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，并进行标记；/n步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置，在最大局部化振动响应的叶片与其相邻叶片施加拉筋，建立能量传递通道，得到施加拉筋后的叶盘系统，并重复步骤1～步骤2，并得到拉筋后的叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，即减小失谐叶盘系统最大局部化振动响应。/n

【技术特征摘要】
1.一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程；
步骤2，利用直接积分法计算整个系统的微分方程，得到失谐叶盘系统中每只叶片的振动位移响应；
步骤3，通过比较每只叶片的振动位移响应，得到整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在的叶片位置，并进行标记；
步骤4，根据步骤3确定的整个失谐叶盘系统最大局部化振动响应所在叶片的位置，在最大局部化振动响应的叶片与其相邻叶片施加拉筋，建立能量传递通道，得到施加拉筋后的叶盘系统，并重复步骤1～步骤2，并得到拉筋后的叶盘系统中每只叶片的稳态振动位移响应，即减小失谐叶盘系统最大局部化振动响应。


2.如权利要求书1所述的一种失谐叶盘最大局部化振动响应方法，其特征在于，所述步骤1中利用拉格朗日方法，依据失谐叶盘系统的集中参数模型，施加谐波激励载荷，建立失谐叶盘系统总的振动微分方程，其具体计算公式为：



式中：m为弹簧质量系统每只叶片的质量；c为每只的自身阻尼；kn1、kn2……kni等分别是每只叶片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚选恩，徐自力，吕延军，赵博，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61