[发明专利]一种基于修正系数的透平阻尼叶片响应求解方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于修正系数的透平阻尼叶片响应求解方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取待响应求解的透平阻尼叶片的有限元分析模型，基于所述有限元分析模型获取总体刚度矩阵、总体质量矩阵和总体阻尼矩阵；基于所述总体刚度矩阵、总体质量矩阵和总体阻尼矩阵，构建获得所述有限元分析模型的频域动力学方程；基于位移谐波系数向量与干摩擦力谐波系数向量求解所述频域动力学方程，完成透平阻尼叶片响应求解。本发明提供的方法，能够实现受干摩擦力作用的透平阻尼叶片非线性响应的高效求解。

技术领域

本发明属于透平阻尼叶片非线性运动特性研究领域，特别涉及一种基于修正系数的透平阻尼叶片响应求解方法及系统。

背景技术

目前在计算透平阻尼叶片非线性运动特性时，最为广泛应用的求解方法一般包含时频交互法以及等效系数法两种；其中，时频交互法一般与多谐波平衡法相结合，通过频域-时域-频域的交互迭代过程得到非线性力的求解结果；等效系数法则是基于工程简化的思想，利用单谐波假设得到等效刚度系数以及等效阻尼系数进而实现非线性力的快速求解。

由于考虑了高阶谐波的影响，时频交互法的精确性相对较好，但是该方法在求解阻尼叶片响应在干摩擦动力学模型较复杂时易出现解不收敛的问题；另一方面，针对不同的干摩擦动力学模型，应用时频交互法时需要推导不同形式的雅各比矩阵，使得该方法的程序可拓展性相对较差、难以与试验数据相结合。

等效系数法仅通过等效刚度以及等效阻尼系数描述界面处的非线性力，使得不同的干摩擦动力学模型均能够通过统一的等效系数描述，因而该方法具有良好的通用性，而且易与试验数据相结合完成模型修正；然而利用传统的等效系数法进行频响曲线求解时，需要不断修正等效刚度系数与等效阻尼系数，求解效率较低。

综上所述，亟需一种新的受干摩擦力作用下的非线性透平阻尼叶片响应求解方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于修正系数的透平阻尼叶片响应求解方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的方法，能够实现受干摩擦力作用的透平阻尼叶片非线性响应的高效求解。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种基于修正系数的透平阻尼叶片响应求解方法，包括以下步骤：

获取待响应求解的透平阻尼叶片的有限元分析模型，基于所述有限元分析模型获取总体刚度矩阵、总体质量矩阵和总体阻尼矩阵；

基于所述总体刚度矩阵、总体质量矩阵和总体阻尼矩阵，构建获得所述有限元分析模型的频域动力学方程；

基于位移谐波系数向量与干摩擦力谐波系数向量求解所述频域动力学方程，完成透平阻尼叶片响应求解；其中，求解所述频域动力学方程时，位移谐波系数向量与干摩擦力谐波系数向量之间的映射关系基于预训练好的全连接人工神经网络获得。

本发明的进一步改进在于，所述基于所述总体刚度矩阵、总体质量矩阵和总体阻尼矩阵，构建获得所述有限元分析模型的频域动力学方程中，

获得的频域动力学方程的表达式为，

SX-F_e-F_n＝0；

式中，S表示动态刚度矩阵，F_e表示激振力谐波系数向量；F_n表示干摩擦力谐波系数向量，X为位移谐波系数向量；

式中，Λ_i表示第i阶谐波所对应的谐波系数矩阵；

式中，ω_e表示激振力频率，M表示平阻尼叶片的总体质量矩阵，K表示阻尼叶片的总体刚度矩阵，C表示阻尼叶片的总体阻尼矩阵。