获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法和设备，方法包括：S1、所述转子叶片与所述转子盘弹性接触，将所述转子叶片与所述转子盘之间的接触刚度以若干弹簧模拟；S2、根据所述转子叶片、所述转子盘和所述弹簧构建第一微分方程和第二微分方程；S3、根据所述第一微分方程和所述第二微分方程获取外载荷激励作用下的所述转子叶片和所述转子盘的动态特性。本发明专利技术将所述转子叶片与所述转子盘之间的弹性接触通过弹簧进行模拟，以获取在转子叶片与转子盘两者相互耦合时的动力学性能，能够更准确、更全面地获取转子叶片、转子盘在工作状态下的振动机理，进而提高盘叶结构在工作状态下的安全性及稳定性。构在工作状态下的安全性及稳定性。构在工作状态下的安全性及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法和设备


[0001]本专利技术涉及航空领域，尤其涉及一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法和设备。

技术介绍

[0002]航空发动机具有转子、静子两类工作叶片。转子叶片一般一般有榫头和叶身组成，叶片通过榫头与盘上的榫槽相连接，以实现盘叶结构的固定。
[0003]当发动机工作在特定频率下时，会发生共振现象，从而使得发动机必须停止工作，否则会造成发动机的损伤。
[0004]而现有技术中在对盘叶结构进行动力学分析时，通常是分别、独立地对转子叶片和转子盘进行动力学分析，而不考虑所述盘叶结构作为一个整体之间的相互作用，导致盘叶结构的动力学分析结果并不准确。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中对盘叶结构的动力学分析不准确的缺陷，提供一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法和设备。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0007]一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法，所述盘叶结构包括转子叶片和转子盘，所述转子叶片固定于所述转子盘上，所述方法包括：
[0008]S1、所述转子叶片与所述转子盘弹性接触，将所述转子叶片与所述转子盘之间的接触刚度以若干弹簧模拟；
[0009]S2、根据所述转子叶片、所述转子盘和所述弹簧构建第一微分方程和第二微分方程，所述第一微分方程为所述转子叶片的受迫振动微分方程，所述第二微分方程为所述转子盘的受迫振动微分方程；<br/>[0010]S3、根据所述第一微分方程和所述第二微分方程获取外载荷激励作用下的所述转子叶片和所述转子盘的动态特性。
[0011]较佳地，步骤S2包括：
[0012]根据所述转子叶片与所述转子盘之间的界面力构建第一微分方程和第二微分方程，其中，所述界面力包括界面摩擦力和界面正压力。
[0013]较佳地，所述第一微分方程的表达式为：
[0014][0015]式中，Μ
b
为所述转子叶片的质量矩阵，u
b
为所述转子叶片对应的节点位移，C
b
为所述转子叶片的阻尼矩阵，G
b
为所述转子叶片的陀螺矩阵，K
b
为所述转子叶片的刚度矩阵，K
bs
为预应力对所述转子叶片的刚度的影响矩阵，F
n
为所述界面正压力，F
f
为所述界面摩擦力；
[0016]所述第二微分方程的表达式为：
[0017][0018]式中，Μ
d
为所述转子盘的质量矩阵，u
d
为所述转子盘对应的节点位移，C
d
为所述转子盘的阻尼矩阵，G
d
为所述转子盘的陀螺矩阵，K
d
为所述转子盘的刚度矩阵，K
ds
为预应力对所述转子盘的刚度的影响矩阵。
[0019]较佳地，步骤S3包括：
[0020]S31、根据有限元分析法获得所述第一微分方程和所述第二微分方程的模态频率及模态振型。
[0021]较佳地，步骤S31之后，步骤S3还包括：
[0022]S32、在所述第一微分方程的模态频率及模态振型中根据第一频率范围提取所述第一微分方程的第一模态范围，在所述第二微分方程的模态频率及模态振型中根据第二频率范围提取所述第二微分方程的第二模态范围；
[0023]S33、将所述第一模态范围通过模态叠加法代入所述第一微分方程以得到降阶后的第三微分方程，所述第二模态范围通过模态叠加法代入所述第二微分方程以得到降阶后的第四微分方程；
[0024]S34、分别对所述第三微分方程和所述第四微分方程进行求解。
[0025]较佳地，所述第三微分方程中忽略所述转子叶片的陀螺矩阵的影响，所述第四微分方程中忽略所述转子盘的陀螺矩阵的影响。
[0026]较佳地，所述第三微分方程的表达式为：
[0027][0028]式中，为模态空间中所述转子叶片的质量矩阵，为模态空间中所述转子叶片的阻尼矩阵，为模态空间中所述转子叶片的刚度矩阵，为模态空间中所述转子叶片的界面力，U
b
为所述转子叶片的模态向量矩阵；
[0029]所述第四微分方程的表达式为：
[0030][0031]式中，为模态空间中所述转子盘的质量矩阵，为模态空间中所述转子盘的阻尼矩阵，为模态空间中所述转子盘的刚度矩阵，为模态空间中所述转子盘的界面力，U
d
为所述转子盘的模态向量矩阵。
[0032]较佳地，步骤S34包括：
[0033]根据Runge
‑
Kutta法分别对所述第三微分方程和所述第四微分方程进行求解。
[0034]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法。
[0035]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序
被处理器执行时实现上述任一项所述的获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法。
[0036]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术基于系统力学分别对转子叶片和转子盘建立动力学方程，将所述转子叶片与所述转子盘之间的弹性接触通过弹簧进行模拟，以获取在转子叶片与转子盘两者相互耦合时的动力学性能，能够更准确、更全面地获取转子叶片、转子盘在工作状态下的振动机理，进而提高盘叶结构在工作状态下的安全性及稳定性。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一示例性实施例提供的一种盘叶结构的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术一示例性实施例提供的一种转子叶片的结构示意图；
[0039]图3为本专利技术一示例性实施例提供的一种转子盘的结构示意图；
[0040]图4为本专利技术一示例性实施例提供的一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能分析的方法的流程示意图；
[0041]图5为本专利技术一示例性实施例提供的一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能分析的步骤S11的场景示意图；
[0042]图6为本专利技术一示例性实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
[0043]下面通过一示例性实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在的实施例范围之中。
[0044]本专利技术一示例性实施例提供一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能分析的方法，图1为盘叶结构的结构示意图，如图所示，盘叶结构包括转子叶片1和转子盘2，转子叶片1固定于转子盘2上。转子叶片1通过榫头与3转子盘2的榫槽4实现相互定位，具体参见图2和图3，其中分别示出了转子叶片1和转子盘2的结构示意图。转子叶片1通过榫头工作面5传递界面力，转子盘2通过榫槽工作面6传递界面力。
[0045]图4示出了本专利技术一种获取航空发动机的盘叶结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法，所述盘叶结构包括转子叶片和转子盘，所述转子叶片固定于所述转子盘上，其特征在于，所述方法包括：S1、所述转子叶片与所述转子盘弹性接触，将所述转子叶片与所述转子盘之间的接触刚度以若干弹簧模拟；S2、根据所述转子叶片、所述转子盘和所述弹簧构建第一微分方程和第二微分方程，所述第一微分方程为所述转子叶片的受迫振动微分方程，所述第二微分方程为所述转子盘的受迫振动微分方程；S3、根据所述第一微分方程和所述第二微分方程获取外载荷激励作用下的所述转子叶片和所述转子盘的动态特性。2.如权利要求1所述的获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法，其特征在于，步骤S2包括：根据所述转子叶片与所述转子盘之间的界面力构建第一微分方程和第二微分方程，其中，所述界面力包括界面摩擦力和界面正压力。3.如权利要求2所述的获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法，其特征在于，所述第一微分方程的表达式为：式中，Μ
b
为所述转子叶片的质量矩阵，u
b
为所述转子叶片对应的节点位移，C
b
为所述转子叶片的阻尼矩阵，G
b
为所述转子叶片的陀螺矩阵，K
b
为所述转子叶片的刚度矩阵，K
bs
为预应力对所述转子叶片的刚度的影响矩阵，F
n
为所述界面正压力，F
f
为所述界面摩擦力；所述第二微分方程的表达式为：式中，Μ
d
为所述转子盘的质量矩阵，u
d
为所述转子盘对应的节点位移，C
d
为所述转子盘的阻尼矩阵，G
d
为所述转子盘的陀螺矩阵，K
d
为所述转子盘的刚度矩阵，K
ds
为预应力对所述转子盘的刚度的影响矩阵。4.如权利要求3所述的获取航空发动机的盘叶结构的动力学性能的方法，其特征在于，步骤S3包括：S31、根据有限元分析法获得所述第一微分方程和所述第二微分方程的模态频率及模态振型。5.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃文源，覃会，王丹丹，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：