[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310445186.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103471854A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;黃猛;于麗君;蔣晶博;趙會(huì)琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01M15/12
• 分類號(hào): G01M15/12
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性分析方法，其特征在于：將發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)隔離為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、靜子系統(tǒng)，通過支點(diǎn)系統(tǒng)將二者耦合起來，采用轉(zhuǎn)、靜子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性聯(lián)合仿真；

首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)分析，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是振動(dòng)源，靜子系統(tǒng)為響應(yīng)體，轉(zhuǎn)子振動(dòng)能量以支反力的形式通過支點(diǎn)傳遞到靜子系統(tǒng)，靜子系統(tǒng)的響應(yīng)就可反映整機(jī)振動(dòng)特性；把一個(gè)復(fù)雜的幾乎無法分析的龐大系統(tǒng)分隔為可分析的子系統(tǒng)，并通過動(dòng)力學(xué)特性聯(lián)合仿真將各系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，真實(shí)反映整機(jī)的實(shí)際狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性的分析；

發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)包括轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)和靜子承力系統(tǒng)；轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生激振力，轉(zhuǎn)子和靜子承力系統(tǒng)通過支承軸承相互耦合，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振力以軸承支反力的形式作用于靜子承力系統(tǒng)；此外，在某些特殊工況下，轉(zhuǎn)靜件會(huì)發(fā)生碰摩，產(chǎn)生碰摩力；

首先，將發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)隔離為轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)和靜子承力系統(tǒng)兩個(gè)研究對(duì)象，然后應(yīng)用有限元分析平臺(tái)仿真分析轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)在不平衡激振力和碰摩力作用下的振動(dòng)響應(yīng)及動(dòng)態(tài)軸承支反力，得到靜子系統(tǒng)的激勵(lì)輸入；最后，將得到的動(dòng)態(tài)軸承支反力和碰摩力加載于靜子承力系統(tǒng)，仿真分析其振動(dòng)響應(yīng)特性，從而得到發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性。

2.按照權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性分析方法，其特征在于：航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)特性分析方法，具體步驟：

1）首先應(yīng)用三維CAD軟件建立轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)和靜子承力系統(tǒng)的三維幾何模型，然后利用有限元工具對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分、零件連接方式處理、邊界條件施加等，建立轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)、靜子承力系統(tǒng)的有限元模型；

2）應(yīng)用多自由度強(qiáng)迫振動(dòng)理論，對(duì)轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)有限元模型進(jìn)行驗(yàn)證；進(jìn)行靜子承力系統(tǒng)模態(tài)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)模態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)有限元模型進(jìn)行驗(yàn)證和修正；

3）建立高壓渦輪-靜子機(jī)匣的局部碰摩模型，進(jìn)行非線性接觸分析，得到碰摩力隨徑向相對(duì)位移的變化關(guān)系；

4）應(yīng)用有限元軟件的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析功能，仿真計(jì)算轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)在不平衡量作用下的振動(dòng)響應(yīng)；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)試車中的典型故障，調(diào)整不平衡量大小、分布以及有無碰摩的組合工況，得到不同工況下的動(dòng)態(tài)軸承支反力；

5）將不同工況下的動(dòng)態(tài)軸承支反力和碰摩力施加在靜子承力系統(tǒng)上，進(jìn)行靜子機(jī)匣的振動(dòng)響應(yīng)特性計(jì)算；了標(biāo)準(zhǔn)工況下某一振動(dòng)測點(diǎn)（0～4）階范圍的振動(dòng)譜圖階次，1階對(duì)應(yīng)高壓轉(zhuǎn)子模型的頻率振動(dòng)，0.61階對(duì)應(yīng)低壓轉(zhuǎn)子模型的頻率振動(dòng)；

6）將靜子機(jī)匣的振動(dòng)響應(yīng)仿真結(jié)果與典型發(fā)動(dòng)機(jī)試車中響應(yīng)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)證所建的模型和計(jì)算方法的正確性；進(jìn)一步分析機(jī)匣關(guān)鍵測點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)值對(duì)不平衡量大小、分布及碰摩的敏感程度，得到發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)振動(dòng)特性。