[发明专利]一种基于叶端定时的转子叶片动应变场测量方法及其系统

权利要求书

1.一种基于叶端定时的转子叶片动应变场测量方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，建立待测量转子叶片的三维有限元模型，提取所述三维有限元模型的模态参数，其中，通过模态分析提取所述三维有限元模型前n_m阶模态参数、模态频率f_i和大小为n_dof×1的位移模态振型φ_i、大小为2n_dof×1的应变模态振型ψ_i，构造转子叶片全场应变模态振型矩阵大小为2n_dof×n_m，其中，n_m表示模态数目，i表示模态阶次，n_dof表示转子叶片有限元模型的自由度数目，n_dof＝3n_n，n_n表示转子叶片有限元模型节点数目；

第二步骤(S2)中，确定叶端定时传感器数目与周向安装位置，其中，构造多模态激励下叶端定时传感器机匣周向布局的测点选择矩阵S_btt:

其中，测点选择矩阵S_btt大小为n_btt×(2n_m+1)，θ_j表示叶端定时传感器j(j＝1,...n_btt)在机匣布置的角度，n_btt表示第j(j＝1,...n_btt)个叶端定时周向布置总数目，EO_i表示关注的激励阶次(i＝1,...n_m)；将转速传感器所在位置作为基准0°，且排除机匣限制安装角度范围，在机匣周向随机选择n_btt个角度作为叶端定时传感器安装位置；计算叶端定时测点选择矩阵S_btt条件数κ，随机过程重复R次并从中选择矩阵条件数κ最小时的测点布置；

第三步骤(S3)中，建立叶片单点位移与全场动应变的映射关系；

第四步骤(S4)中，基于所述叶端定时传感器获取转子叶片叶端单点位移；

第五步骤(S5)中，所述单点位移基于所述映射关系得到所述转子叶片任意位置及任意方向的动应变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，每个转子叶片有限元模型节点的应变包含3个正应变ε_x、ε_y、ε_z与3个剪应变γ_xy、γ_yz、γ_xz共6个应变分量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)中，转子叶片机匣周向安装叶端定时传感器数目n_btt与振动多模态数目n_m的关系为：n_btt≥2n_m+1。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，构造单点位移与叶片全场动应变的转换矩阵大小为2n_dof×n_d；其中，φ_btt,i表示叶片叶端定时测点第i阶位移模态振型。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，利用n_btt个叶端定时传感器获得转子叶片第N转的叶端多模态振动信号u_btt(t)，进而利用周向傅里叶拟合算法得到n_m阶振动参数：

其中，振幅A_i、模态频率f_i、初始相位上标表示矩阵的逆；上标T表示矢量的转置；进一步，重构得到叶端单点多模态振动信号：

其中，u_btt,i(t)表示解耦后的第i阶振动信号，c表示叶片静变形，ω_i表示叶片多模态振动圆周频率，t表示叶片振动时刻。