航空发动机叶盘结构流体激励耦合振动PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 航空发动机叶盘结构振动与失谐振动局部化 1

1.1.1 叶盘结构振动与失谐振动局部化 1

1.1.2 叶盘共振和振动响应评价问题 3

1.2 叶盘的结构动力学建模技术 4

1.2.1 叶盘结构振动分析模型 4

1.2.2 失谐的模拟技术 6

1.3 叶盘结构的流固耦合分析 7

1.3.1 叶盘结构的流固耦合问题 7

1.3.2 叶盘结构流体激励的模拟 9

1.3.3 叶盘结构的流固耦合方式 11

1.4 流体失谐设计与双重失谐振动问题 12

1.4.1 流体失谐设计问题 12

1.4.2 双重失谐叶盘结构流体激励振动问题 13

1.5 结构振动方程代数动力算法 14

1.6 科氏力对叶盘结构振动特性的影响 17

1.7 本书的主要内容和特点 18

第2章 整体叶盘结构振动响应求解方法 21

2.1 引言 21

2.2 振型叠加法 21

2.3 激励叠加法 23

2.4 基于时间差分的直接积分法 24

2.4.1 算法比较 24

2.4.2 Newmark法 25

2.4.3 广义α法 26

2.5精细积分法 27

2.6 常用算法比较 29

2.6.1 共振状态 29

2.6.2 非共振状态 33

2.7 本章小结 34

第3章 基于模型双重减缩的失谐叶盘时域响应求解方法 35

3.1 引言 35

3.2 失谐叶盘结构有限元模型的双重减缩基本原理 36

3.2.1 静力减缩原理 36

3.2.2 模态减缩原理 37

3.3 精细积分时域求解方法 38

3.4 板状叶盘结构分析实例 41

3.4.1 分析模型和模态特性 41

3.4.2 静力减缩一精细积分法的数值结果 42

3.4.3 模态减缩-精细积分法的数值结果 43

3.4.4 模型双重减缩（DRARM）的数值结果 44

3.4.5 DRARM的数值效率 45

3.5 典型工程叶盘结构分析实例 47

3.6 本章小结 50

第4章 整体叶盘结构振动响应分析的代数动力算法 52

4.1 引言 52

4.2 代数动力算法基本格式 53

4.3 基于Krylov子空间的算法 54

4.3.1 标准Krylov子空间方法 54

4.3.2 重开始的Krylov子空间法 55

4.3.3 重开始Krylov子空间法的算法实现 56

4.4 基于多项式插值的算法 58

4.4.1 插值方法计算矩阵函数的基本思路 58

4.4.2 ReLPM方法及其实现过程 59

4.4.3 ReLPM方法的算法实现 60

4.5 代数动力算法在结构动力学方程时域求解中的应用及其改进 63

4.5.1 代数动力算法在结构动力学方程求解中的应用流程 63

4.5.2 稳定性问题 64

4.5.3 精度和效率问题 65

4.5.4 算法的改进措施 65

4.6 数值算例 66

4.6.1 悬臂板分析实例和算法特点 67

4.6.2 叶盘结构分析实例和算法特点 70

4.6.3 关于算法效率的说明 72

4.7 本章小结 73

第5章 基于周期性的叶盘结构振动瞬态响应计算方法 74

5.1 引言 74

5.2 基于扇区描述的叶盘结构振动方程的建立 75

5.2.1 叶盘结构振动方程及其约化 75

5.2.2 激励转换 78

5.3 谐调叶盘结构瞬态响应求解流程 80

5.3.1 系统矩阵的获取 80

5.3.2 谐调叶盘结构运动方程的求解流程 81

5.4 失谐叶盘结构建模和振动方程的求解流程 83

5.4.1 失谐叶盘运动方程的建立 83

5.4.2 失谐叶盘的求解策略和求解流程 84

5.5 基于周期对称性的模态减缩方法 86

5.5.1 扇区模型的模态减缩 86

5.5.2 周期对称模型模态减缩方法的计算流程 88

5.6 代数动力算法在扇区模型中的应用 89

5.7 谐调和失谐叶盘结构瞬态响应分析实例 90

5.7.1 谐调叶盘 90

5.7.2 失谐叶盘结构瞬态响应分析实例 93

5.8 本章小结 96

第6章 谐调和失谐叶盘模拟与振动特性分析 98

6.1 引言 98

6.2 叶盘结构模型和载荷模拟 98

6.3 谐调叶盘结构模态和响应特性 100

6.3.1 谐调叶盘结构模态特性 100

6.3.2 谐调叶盘结构频率响应特性 102

6.4 叶片失谐与模拟方法 104

6.4.1 基于弹性模量模拟的叶片失谐形式 104

6.4.2 叶片几何型面的失谐模拟 106

6.5 振动响应局部化的定量描述方法 107

6.6 随机失谐叶盘结构的概率响应特性 109

6.6.1 概率响应分析步骤 109

6.6.2 振动响应局部化概率特性 109

6.6.3 失谐程度与叶片振动频率响应特性 111

6.7 人为失谐叶盘结构的频率响应特性 112

6.7.1 人为失谐对谐调叶盘结构响应特性的影响 112

6.7.2 人为失谐对随机失谐叶盘结构响应特性的影响 115

6.8 错频叶盘结构的概率响应特性 119

6.8.1 叶片错频及其概率特性 119

6.8.2 错频叶片频差对叶盘概率振动响应局部化的影响 119

6.8.3 错频叶片频差对叶盘叶片概率振动响应特性的影响 121

6.9 本章小结 122

第7章 流体激励叶盘结构耦合振动响应分析 123

7.1 引言 123

7.2 叶盘结构流体激励振动响应分析方法 124

7.3 典型叶盘激励流场及其激励特性分析 126

7.3.1 三维非定常流场分析与流场激励特性 126

7.3.2 叶片表面压强幅值分布 129

7.3.3 激励节径阶次分析 132

7.4 典型叶盘结构模态特性 134

7.4.1 谐调叶盘模态特性 134

7.4.2 叶盘的失谐模拟 135

7.4.3 失谐叶盘模态特性 136

7.5 流体激励下叶盘结构频率响应分析 139

7.5.1 谐调叶盘频率响应分析 139

7.5.2 失谐叶盘频率响应分析 143

7.5.3 模态局部化和响应局部化的关系 147

7.6 流体激励下叶盘结构时域响应分析 154

7.6.1 关于流体激励下叶盘时域响应计算方法的比较 154

7.6.2 流体激励下谐调叶盘非共振状态响应分析 155

7.6.3 流体激励下谐调叶盘共振状态响应分析 161

7.6.4 流体激励下失谐叶盘时域响应分析 163

7.7 抑制失谐响应的几种措施 168

7.8 本章小结 170

第8章 流体激励叶盘结构双重失谐激励原理和特性分析 173

8.1 引言 173

8.2 流体激励叶盘结构的节径谱和共振问题 173

8.2.1 叶盘结构节径谱 174

8.2.2 流体激励节径谱 174

8.2.3 叶盘结构共振条件的空间“节径谱” 176

8.2.4 流体激励叶盘结构共振问题 177

8.3 谐调与设计失谐流体激励分析 178

8.4 结构谐调与失谐叶盘模态频率特性和振型节径特性 181

8.4.1 谐调叶盘结构与模态特性 181

8.4.2 叶盘结构的失谐与模态特性 183

8.5 谐调与设计失谐流体激励频率特性和空间节径特性 187

8.5.1 典型静子叶片的谐调和失谐分布设计 187

8.5.2 静子叶片谐调分布的流体激励特性 188

8.5.3 静子叶片失谐分布设计的流体激励特性 188

8.6 本章小结 192

第9章 谐调和失谐流场与流体激励特性分析 193

9.1 引言 193

9.2 谐调与设计失谐流体准三维流体动力学计算分析 194

9.2.1 两级全环流体动力学计算模型 194

9.2.2 典型流场的流体动力学基本特性 196

9.3 典型谐调非定常流场的激励特性 199

9.3.1 谐调流体频域激励特性 199

9.3.2 谐调流体空间激励特性 201

9.4 典型流体失谐分布A非定常流场的激励特性 202

9.4.1 流体失谐分布A激励频域分析 202

9.4.2 流体失谐分布A激励空间分析 204

9.5 典型流体失谐分布B非定常流场的激励特性 204

9.5.1 流体失谐分布B激励频域分析 205

9.5.2 流体失谐分布B激励空间分析 206

9.6 本章小结 207

第10章 双重失谐流体激励叶盘结构振动响应特性分析 208

10.1 引言 208

10.2 谐调流体激励下谐调叶盘结构振动响应特性 209

10.2.1 模拟流体激励下叶盘振动响应 209

10.2.2 典型流体激励下叶盘振动响应 211

10.3 谐调流体激励的失谐叶盘结构振动响应特性 213

10.3.1 模拟流体激励的失谐叶盘振动响应 213

10.3.2 典型流体激励的失谐叶盘振动响应 216

10.4 失谐流体激励下谐调叶盘结构振动响应特性 218

10.4.1 模拟流体失谐分布激励下谐调叶盘振动响应特性 218

10.4.2 典型流体失谐分布激励下谐调叶盘振动响应特性 222

10.5 模拟激励双重失谐叶盘振动响应特性 225

10.5.1 失谐流体激励的结构失谐模式Ⅰ叶盘振动响应特性 225

10.5.2 失谐流体激励的结构失谐模式Ⅱ叶盘振动响应特性 229

10.5.3 模拟失谐流体激励下结构失谐模式Ⅲ叶盘瞬态响应特性 232

10.6 典型流体激励双重失谐叶盘振动响应特性 235

10.6.1 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅰ叶盘振动响应特性 235

10.6.2 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅱ叶盘振动响应特性 236

10.6.3 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅲ叶盘振动响应特性 237

10.7 谐调与设计失谐流体激励下叶盘的概率响应特性 239

10.7.1 谐调流体激励下结构失谐叶盘的概率响应特性 239

10.7.2 失谐流体激励下结构失谐叶盘的概率响应特性 240

10.8 本章小结 241

第11章 考虑陀螺效应的谐调和失谐叶盘结构振动特性 243

11.1 引言 243

11.2 旋转叶盘结构振动方程和分析 243

11.2.1 转动系统惯性力分析 243

11.2.2 考虑旋转效应的结构有限元方程 244

11.2.3 旋转叶盘振动方程 246

11.2.4 典型叶盘结构有限元模型和分析方法 248

11.3 旋转效应下谐调叶盘结构模态特性 248

11.3.1 离心力对谐调叶盘模态特性的影响 248

11.3.2 科氏力对谐调叶盘模态特性的影响 250

11.3.3 离心力和科氏力共同作用的谐调叶盘模态特性 253

11.4 旋转效应下失谐叶盘结构模态特性 255

11.4.1 不同转速下离心力对失谐叶盘模态特性的影响 255

11.4.2 离心力和科氏力共同作用下失谐叶盘模态特性 257

11.5 旋转效应下谐调叶盘结构频率响应特性 259

11.5.1 工作转速下谐调叶盘的频率响应特性 259

11.5.2 半工作转速下谐调叶盘的频率响应特性 260

11.6 旋转效应下失谐叶盘结构频率响应特性 261

11.6.1 工作转速下失谐叶盘的频率响应特性 261

11.6.2 半工作转速下失谐叶盘的频率响应特性 263

11.6.3 不同失谐模式的叶盘频率响应特性 265

11.7 本章小结 266

第12章 基于失谐设计的典型叶盘振动响应抑制 267

12.1 引言 267

12.2 有限元模型与激励载荷 267

12.2.1 模型和失谐模拟 267

12.2.2 激励载荷 268

12.3 典型频率范围阶次激励频率响应特性 269

12.3.1 频率范围1的频率响应特性 269

12.3.2 频率范围2的频率响应特性 271

12.4 实验状态频率响应特性数值模拟 272

12.5 给定激励频率的叶盘结构频率响应特性 273

12.5.1 第1组频率激励的频率响应 273

12.5.2 第2组频率激励的频率响应 274

12.5.3 第3组频率激励的频率响应 275

12.6 本章小结 275

参考文献 277