[发明专利]基于叶端位移-位移传递比的转子叶片裂纹损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于叶端位移-位移传递比的转子叶片裂纹损伤识别方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤中，建立转子叶片的三维模型，有限元分析获得所述三维模型单模态共振状态下位移振型分布云图，根据叶端定时传感器测量范围在所述三维模型叶端确定两处位移测点；

第二步骤中，在不同转速工况下对所述三维模型进行模态分析，提取所述两处位移测点的位移振型，以计算单模态共振状态下所述两处位移测点的位移-位移传递比，利用计算得到的位移-位移传递比建立不同转速工况下所述三维模型位移-位移传递比数据库，作为转子叶片在不同转速工况下未发生破坏时的位移-位移传递比基准值；

第三步骤中，基于叶片共振模态数目确定叶端定时传感器安装数目，以利用周向傅里叶方法拟合获取叶片振动参数；确定叶端定时传感器弦向安装位置和周向安装角度；

第四步骤中，针对转子叶片，根据所述叶端定时传感器安装位置、安装角度以及安装数目安装叶端定时传感器，并在不同转速工况下开展旋转实验，当转子叶片发生单模态共振时，利用叶端定时传感器，获取转子叶片叶端所述位移测点的位移振幅测量值，基于转子叶片几何关系以及叶端定时传感器安装位置和角度，对所述位移振幅测量值进行修正，其中，基于叶端定时传感器弦向安装位置和周向安装角度计算叶片弦线与叶盘轴线的交错角，基于所述交错角计算所述位移测点的位移振幅真实值；

第五步骤中，根据所述两处位移测点的位移振幅真实值，计算待测转子叶片在单模态共振状态下的位移-位移传递比，通过监测转子叶片在单模态共振状态下位移-位移传递比值，并与所述数据库中相同工况下叶片位移-位移传递比基准值进行比较，判断转子叶片是否发生裂纹损伤：若位移-应变传递比相较于基准值变化率绝对值超过预定阈值，则认为叶片发生裂纹损伤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，第一步骤中，根据叶端定时传感器理论测量位置确定叶片有限元模型叶端位移测点，叶端定时传感器理论测量范围包括叶片整个叶端。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤中，提取不同转速下转子叶片单模态共振状态下的叶端两测点位移振型χ₁、χ₂，计算各转速下转子叶片测点位移-位移传递比值将所述比值作为正常无损伤叶片位移-位移传递比基准值，建立不同转速工况下所述转子叶片数据库。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤中，确定叶端定时传感器数目，以利用周向傅里叶拟合算法得到叶片振动参数，周向傅里叶法拟合叶片振动参数要求转子叶片沿机匣周向安装的叶端定时传感器数目n_btt与振动模态数目n_m的关系为：n_btt≥2n_m+1。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，单模态中，n_m＝1，n_btt≥3。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤中，确定叶端定时传感器周向安装角度中，构造单模态下叶端定时传感器机匣周向布局下的测量角度布局矩阵S_btt：

其中，测量角度布局矩阵S_btt大小为n_btt×(2n_m+1)，θ_j表示叶端定时传感器j在机匣布置的角度，j＝1，...n_bt，，n_btt表示转子叶片沿机匣周向布置的叶端定时传感器总数目，EO_i表示关注的激励阶次，i＝1，...n_m；转速传感器所在机匣的位置作为参考基准0°，在机匣周向随机选择n_btt个角度，并排除机匣周向限制安装的角度位置形成测量位置，并以此角度分布作为叶端定时传感器沿机匣周向安装的位置角度。