一种叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法技术

本发明专利技术公开了一种叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法，将叶轮结构划分为各扇区，在叶轮各扇区中的对应位置选取观测点；采用有限元方法或实验模态分析方法获得无裂纹叶轮结构的前M阶模态振型，取各观测点处的模态振型分量构成叶轮裂纹损伤定位的参考模态矩阵；针对同型号的待测叶轮结构，采用实验模态分析方法测量得到各观测点处的第L阶模态振型向量；或采用振动传感器测量得到各观测点处的振动幅值，构成实测响应向量；进而计算获得反映裂纹位置的残差因子，通过残差因子确定裂纹损伤所在的扇区编号，实现对裂纹损伤的定位。本发明专利技术方法快速准确，对小裂纹敏感，不易受外部环境的影响。的影响。的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法


[0001]本专利技术属于结构动态测试与损伤识别领域，更具体地说是涉及一种叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法。

技术介绍

[0002]叶轮是离心压缩机转子的核心部件，是压缩机中唯一对流体做功的部件，也是最容易发生故障的部件之一。叶轮结构长期工作在高速、高温、高压、疲劳、腐蚀等恶劣环境下，承受着复杂交变载荷的作用，容易在结构的薄弱环节萌生疲劳裂纹。当裂纹扩展到一定深度时，就会发生叶片断裂事故，对处于高速运转状态下的叶轮，断裂的叶片不仅会破坏机组，还威胁着现场人员的生命安全。由于裂纹损伤具有难发现、易扩展、强破坏的特点，若不能及时发现裂纹损伤，轻则影响设备正常工作，重则会造成机毁人亡的严重事故。鉴于裂纹损伤的严重后果，开展叶轮结构裂纹损伤识别与定位方法具有重要的工程实用价值。
[0003]叶轮结构具有复杂的空间几何结构，裂纹损伤的位置和形式也较为复杂，传统的针对梁、板、壳、转子等结构的识别方法难以直接用于指导叶轮裂纹损伤的识别和定位，尤其是在简单易行和准确性上难以满足在工业现场的实施。
专利技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法，其特征是：将叶轮结构划分为各扇区，在叶轮各扇区中的对应位置选取观测点；采用有限元方法或实验模态分析方法获得无裂纹叶轮结构的前M阶模态振型，取各观测点处的模态振型分量构成叶轮裂纹损伤定位的参考模态矩阵；针对同型号的待测叶轮结构，采用实验模态分析方法测量得到各观测点处的第L阶模态振型向量；或采用振动传感器测量得到各观测点处的振动幅值，构成实测响应向量；进而将实测模态向量或实测响应向量近似表征为参考模态矩阵与模态参与因子的乘积，计算获得反映裂纹位置的残差因子，通过残差因子的最小值确定裂纹损伤所在的扇区编号，实现对裂纹损伤的定位。2.根据权利要求1所述的叶轮结构裂纹损伤的识别与定位方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、将所述叶轮结构划分为各扇区，所述扇区为叶轮结构中的最小循环单元；叶轮结构中任一扇区出现的裂纹损伤不延伸到其它扇区，裂纹损伤定位是指确定裂纹损伤所在的扇区；步骤2、针对待测叶轮结构，将其各扇区按照逆时针的顺序从1～N进行扇区编号，确定与各扇区编号一一对应的扇区位置；N为叶轮结构的扇区总数；针对每个扇区的对应位置各取一个点作为观测点，获得待测叶轮结构中由N个观测点构成的待测叶轮结构观测点序列；步骤3、按照与待测叶轮结构的相同型号选定一个无裂纹的叶轮结构作为参考叶轮结构S；针对参考叶轮结构S按同样的方法获得参考叶轮结构中由N个观测点构成的参考叶轮结构观测点序列；步骤4、采用有限元方法或实验模态分析方法获得参考叶轮结构S的前M阶模态振型Φ
M
，在所述前M阶模态振型Φ
M
中抽取各扇区观测点模态振型分量，由所述各扇区观测点模态振型分量组合得到参考模态矩阵Φ
r
，将第n扇区观测点模态振型分量记为步骤5、针对待测叶轮结构，按如下方式获得裂纹损伤定位指标因子向量：以各扇区观测点为激励点，采用实验模态分析方法测量得到各观测点第L阶模态振型向量，由所述各观测点第L阶模态振型向量构成实测模态向量Φ
P
，计算获得基于实测模态向量Φ
P
和参考模态矩阵Φ
r
的裂纹损伤定位指标因子向量R
P
，L<M；或以各扇区观测点为激励点，采用振动传感器测量得到各观测点振动幅值，由所述各观测点振动幅值构成实测响应向量A，计算获得基于实测响应向量A和参考模态矩阵Φ
r
的裂纹损伤定位指标因子向量R
A
；步骤6、按如方式一或方式二进行裂纹识别与定位：方式一、基于裂纹损伤定位指标因子向量R
P
进行裂纹识别与定位：以和分别表示裂纹损伤定位指标因子向量R
P
中的最大元素值和最小元素值；若判定为待测叶轮结构中无裂纹损伤；若判定为待测叶轮结构中存在裂纹损伤，并将最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，李佳航，汪方潮，毕传兴，郑昌军，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：