[发明专利]一种航空发动机整机振动特性分析方法

权利要求书

1.一种航空发动机整机振动特性分析方法，其特征在于：将发动机整机系统隔离为转子系统、静子系统，通过支点系统将二者耦合起来，采用转、静子系统动力学特性联合仿真；

首先对发动机整机系统进行力学分析，转子系统是振动源，静子系统为响应体，转子振动能量以支反力的形式通过支点传递到静子系统，静子系统的响应就可反映整机振动特性；把一个复杂的几乎无法分析的庞大系统分隔为可分析的子系统，并通过动力学特性联合仿真将各系统有机的结合在一起，真实反映整机的实际状态，实现发动机整机振动特性的分析；

发动机整机包括转子—支承系统和静子承力系统；转子在高速旋转时，产生激振力，转子和静子承力系统通过支承轴承相互耦合，转子产生的激振力以轴承支反力的形式作用于静子承力系统；此外，在某些特殊工况下，转静件会发生碰摩，产生碰摩力；

首先，将发动机整机系统隔离为转子—支承系统和静子承力系统两个研究对象，然后应用有限元分析平台仿真分析转子—支承系统在不平衡激振力和碰摩力作用下的振动响应及动态轴承支反力，得到静子系统的激励输入；最后，将得到的动态轴承支反力和碰摩力加载于静子承力系统，仿真分析其振动响应特性，从而得到发动机整机振动特性。

2.按照权利要求1所述的航空发动机整机振动特性分析方法，其特征在于：航空发动机整机振动特性分析方法，具体步骤：

1）首先应用三维CAD软件建立转子—支承系统和静子承力系统的三维几何模型，然后利用有限元工具对模型进行网格划分、零件连接方式处理、边界条件施加等，建立转子—支承系统、静子承力系统的有限元模型；

2）应用多自由度强迫振动理论，对转子—支承系统有限元模型进行验证；进行静子承力系统模态实验，根据模态实验结果对有限元模型进行验证和修正；

3）建立高压涡轮-静子机匣的局部碰摩模型，进行非线性接触分析，得到碰摩力随径向相对位移的变化关系；

4）应用有限元软件的转子动力学计算分析功能，仿真计算转子—支承系统在不平衡量作用下的振动响应；根据发动机试车中的典型故障，调整不平衡量大小、分布以及有无碰摩的组合工况，得到不同工况下的动态轴承支反力；

5）将不同工况下的动态轴承支反力和碰摩力施加在静子承力系统上，进行静子机匣的振动响应特性计算；了标准工况下某一振动测点（0～4）阶范围的振动谱图阶次，1阶对应高压转子模型的频率振动，0.61阶对应低压转子模型的频率振动；

6）将静子机匣的振动响应仿真结果与典型发动机试车中响应的实测数据进行对比分析，以验证所建的模型和计算方法的正确性；进一步分析机匣关键测点的振动响应值对不平衡量大小、分布及碰摩的敏感程度，得到发动机的整机振动特性。