[发明专利]用于燃气轮机拉杆式转子扭振模态的计算验证方法

权利要求书

1.一种用于燃气轮机拉杆式转子扭振模态的计算验证方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)建立拉杆转子接触段的传递矩阵方程

对于接触段长度为L_s，极惯量矩为I_p，直径转动惯量为I的拉杆式转子，接触段一端的角位移和扭矩分别为Φ_i和T_i，另一端为Φ_i+1和T_i+1，考虑接触效应对转子接触段抗扭刚度的影响，其传递矩阵方程为：

ΦTi+1=cosωηaTLs1ηGIpωηaTsinωηaTLs-ηGIpωηaTsinωηaTLscosωηaTLsΦTi---(2)]]>

式中：ω为自由振动频率，G为拉杆式转子轴段材料的剪切模量，η为拉杆式转子接触段抗扭刚度修正系数，其表示考虑接触效应的接触段和相应的无接触面连续轴段的抗扭刚度之比；

2)计算拉杆式转子接触段抗扭刚度修正系数η

η=1(1/ηLc-1)ξ+1---(21)]]>

式(21)中：ζ＝L_c/L_s，L_c为接触层长度，η_Lc为接触层抗扭刚度修正系数，由下式表示：

ηLc=KtK0---(20)]]>

式(20)中：为与接触层同样长度的转子连续轴段的抗扭刚度，K_t为接触层的抗扭刚度，由下式表示：

Kt=GTIpLc=2.6256β0.1864P00.8136Ip2σm(1+v0)(2-v0)IT---(18)]]>

式(18)中：G_T为接触层等效剪切模量，P₀为接触面名义压力，σ_m为微凸体高度分布标准差，v₀为接触层材料泊松比，其中m为接触面微凸体总数，A为接触面积，E为当量弹性模量，R_s为接触面的微凸体平均曲率半径，式(18)中，I_T由下式表示：

IT=∫∫Aρ2ξ13dA=∫∫Aρ2(1-MTρμIpP0)13dA---(19)]]>

式(19)中：μ为接触面最大静摩擦系数，M_T为接触段所受扭矩，ρ为接触面半径；

3)计算拉杆转子在各预紧力下的扭振模态参数

利用上述步骤1)～2)得到的接触段传递矩阵方程和接触段抗扭刚度修正系数η，采用传递矩阵法计算得到实验拉杆转子在各预紧力下的扭振模态参数，即模态频率和模态振型；

4)对接触段抗扭刚度修正系数η进行实验验证

通过扭振模态实验测得拉杆转子在各预紧力下的扭振模态频率，然后与步骤3)计算得到的拉杆转子在各对应预紧力下的扭振模态频率对比，分析计算和实验的结果随预紧力的变化规律是否一致，则可验证接触段抗扭刚度修正系数的计算方法是否准确。