[发明专利]一种叶片-机匣碰摩关系的确定方法

说明书

本发明涉及一种叶片‑机匣碰摩关系的确定方法，包括：获取扭型板的运动状态信息，得到叶片在机匣中运动时叶片的运动状态信息；获取圆柱壳的运动状态信息，得到叶片在机匣运动时机匣的运动状态信息；获取叶片‑机匣系统的整体运动状态信息；并根据扭型板和圆柱壳的几何关系确定叶片与机匣的碰摩关系；基于所述叶片与机匣的碰摩关系，确定所述叶片‑机匣是否满足生产条件。本发明采用的叶片‑机匣碰摩关系的确定方法考虑了叶片的安装角和扭角使获取的叶片与机匣的碰摩关系具有更高的精度。同时本发明采用具有弹性支撑边界的圆柱壳来模拟柔性机匣，得到叶片在柔性机匣中的碰摩关系。

技术领域

本发明涉及一种叶片-机匣碰摩关系的确定方法。

背景技术

叶片-机匣之间小的间隙可以减少航空发动机气体泄露，提高发动机效率。然而，这将过小的间隙将增加叶片-机匣碰摩发生的可能性。碰摩会产生复杂的振动响应，缩短叶片和机匣的使用寿命。因此人们越来越重视由叶片-机匣碰摩导致的叶片与机匣的振动损伤了。假设旋转叶片为固定在刚性圆盘上的悬臂梁，许多学者研究了叶片，圆柱壳特性。

但是以往的研究中不能考虑叶片沿弦向的振动。三维有限元叶片模型的建模需要足够的网格密度和质量，这可能导致摩擦仿真计算资源较高且不能定性地考虑叶尖沿弦向振动对摩擦相应的影响。且以往的研究中，都是对刚性机匣的研究，如采用不同的环形阵列单元模型、柔性环半解析模型、弯曲梁有限元模型和三维实体有限元模型。对柔性机匣的研究还是空白。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种叶片-机匣碰摩关系的确定方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种叶片-机匣碰摩关系的确定方法方法，包括以下步骤：

采用扭型板的运动状态模拟叶片在机匣中的运动状态，采用圆柱壳的运动状态模拟叶片在机匣中运动时的机匣运动状态，所述扭型板的一端与圆盘的盘周面呈角度连接，所述圆盘设定所述圆柱壳内部，且所述圆盘的中心在所述圆柱壳中心轴线上，包括以下步骤：

S1、基于扭型板在运动过程中的能量信息获取扭型板的运动状态信息，并根据所述扭型板的运动状态信息得到叶片在机匣中运动时叶片的运动状态信息；

基于弹性约束下圆柱壳的能量信息获取圆柱壳的运动状态信息；并根据所述圆柱壳的运动状态信息得到叶片在机匣运动时机匣的运动状态信息；

其中，所述圆柱壳的两侧分别沿轴向、周向和径向设定平动弹簧以及圆柱壳的旋转方向设定扭转弹簧；

S2、基于叶片在机匣中运动时叶片的运动状态信息和机匣的运动状态信息，获取叶片-机匣系统的整体运动状态信息；

并根据扭型板和圆柱壳的几何关系确定叶片与机匣的碰摩关系；

S3、基于所述叶片与机匣的碰摩关系，确定所述叶片-机匣是否满足生产条件。

优选的，在步骤S1前还包括：

依据扭型板的静态参数和动态参数，建立扭型板对应的能量方程，其中所述能量方程包括：扭型板的动能、扭型板应变能、扭型板的离心势能、法向摩擦碰摩力和切向碰摩力以及气动力在弯曲方向所做的功；

相应的，所述步骤S1包括：

基于所述能量方程依据哈密顿原理得到扭型板的运动方程；采用伽辽金法对所述扭型板运动方程进行离散化和模态截断处理以及进行动力学分析获取扭型板的运动状态信息，并根据所述扭型板的运动状态信息得到叶片在机匣中运动时叶片的运动状态信息。

优选的，其特征在于，

建立扭型板坐标系系统包括：扭型板全局坐标系OXYZ、扭型板旋转坐标系o'x'y'z'、扭型板局部坐标系oxyz；