[发明专利]一种预测叶轮颤振的方法

权利要求书

1.一种预测叶轮颤振的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立叶轮的实体模型，采用有限元分析方法对叶轮的实体模型进行网格划分，得到叶轮的有限元模型；

步骤2：根据叶轮的有限元模型的网格确定加工的子阶段，将叶轮的加工过程划分为若干个加工子阶段；

步骤3：利用有限元分析方法求解出叶轮各加工子阶段的模态参数，根据各加工子阶段的模态参数建立叶轮各个加工子阶段的传递函数；

步骤4：采用实验模态分析方法获得刀具系统的模态参数和叶轮系统的模态参数，根据刀具系统的模态参数和叶轮系统的模态参数建立刀具-叶轮系统的传递函数；

步骤5：计算所述叶轮各加工子阶段的模态参数与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量，采用模态参数迭代函数对模态参数偏差向量进行迭代，得到模态参数偏差向量在模态参数容差范围内的各加工子阶段的最终模态参数，绘制出叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图；

步骤6：将叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图绘制为叶轮铣削稳定性叶瓣图，得到叶轮各加工子阶段的铣削稳定性极限。

2.根据权利要求1所述的预测叶轮颤振的方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：采用有限元实体单元模型，建立有限元实体单元的整体坐标系，确定有限元实体单元的几何参数；

步骤3.2：根据有限元实体单元的几何参数确定有限元实体单元的形函数向量，得到有限元实体单元内节点位移的模型；

步骤3.3：采用经典薄板理论中的模态参数求解方法对各加工子阶段的叶轮单元进行模态计算，得到各加工子阶段的有限元实体单元的单元刚度，从而得到叶轮各加工子阶段的模态参数；

步骤3.4：根据叶轮各加工子阶段的模态参数考虑各加工子阶段的自由度，建立叶轮各加工子阶段的传递函数。

3.根据权利要求1所述的预测叶轮颤振的方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1：令迭代次数p＝1，计算所述叶轮各加工子阶段的模态参数与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量[Δu₁]；

步骤5.2：计算初始模态参数容差范围ε₁＝5％*[Δu₀]，其中，[Δu₀]为实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的矩阵；

步骤5.3：判断当前模态参数偏差向量[Δu_p]是否在当前模态参数容差范围ε_p内，若是，将叶轮加工子系统的模态参数作为叶轮加工子系统的最终模态参数，执行步骤5.7，否则，执行步骤5.4；

步骤5.4：令p＝p+1，采用模态参数迭代函数更新叶轮加工子系统的模态参数向量[u_p]；

所述的模态参数迭代函数如下所示：

[up]=[up-1]+∂{ϵF}∂[up-1][Δup-1];]]>

其中，[Δu_p-1]为第p-1次迭代的模态参数偏差向量；[u_p-1]为第p-1次迭代的叶轮加工子系统的模态参数向量，[u_p]为当前叶轮加工子系统的模态参数向量，{εF}为切削力差值；

步骤5.5：计算当前叶轮加工子阶段的模态参数向量与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量[Δu_p]；

步骤5.6：更新模态参数容差范围为ε_p＝5％[Δu_p-1]，返回步骤5.3；

步骤5.7：采用叶轮加工子系统的最终模态参数输入至所述叶轮该加工子阶段的传递函数中，绘制该叶轮加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图；

步骤5.8：重复步骤5.1-步骤5.7，绘制出叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图。