[发明专利]一种考虑阻尼结构摩碰的透平机械叶片非线性振动特性分析方法

摘要

本发明提出了一种考虑阻尼结构摩碰的透平机械叶片非线性振动特性分析方法，在通过有限元方法得到透平机械叶片‑轮盘系统的时域线性有限元动力学方程后，应用模态综合法进行自由度数减缩，获得时域线性减缩有限元动力学方程，进一步通过多谐波平衡法，得到频域线性减缩有限元动力学方程；叶片‑轮盘有限元模型上由于接触摩擦而产生的非线性力矢量，由库伦干摩擦模型确定，并转化为频域下的透平机械叶片‑轮盘有限元模型的所有节点的非线性力矢量，从而获得透平机械叶片‑轮盘的频域非线性减缩有限元动力学方程；之后求解画出透平机械叶片‑轮盘的频响曲线。本方发明大幅度降低了计算时间以及计算成本，从而大幅提高效率。

主权项

1.一种考虑阻尼结构摩碰的透平机械叶片非线性振动特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据实际透平机械叶片‑轮盘的几何结构，建立透平机械叶片‑轮盘的三维模型并生成有限元模型；2)确定叶片‑轮盘有限元模型各个阻尼结构接触界面、摩碰节点对，并进行静力学接触分析；3)求解叶片‑轮盘有限元模型的刚度矩阵和质量矩阵；4)通过试验确定透平机械叶片‑轮盘的阻尼矩阵；5)对叶片部分进行气动分析，得到透平机械叶片‑轮盘所有节点的周期流体激振力矢量；6)应用模态综合法，获得透平机械叶片‑轮盘的时域线性减缩有限元动力学方程；7)通过多谐波平衡法得到透平机械叶片‑轮盘的频域线性减缩有限元动力学方程；8)依据库仑干摩擦模型，获得透平机械叶片‑轮盘有限元模型各节点受到的非线性力矢量；9)求解频域下非线性力矢量，并获得透平机械叶片‑轮盘的频域非线性减缩有限元动力学方程；10)采用弧长法求解透平机械叶片‑轮盘的频域非线性减缩有限元动力学方程；11)将频域下的频率‑位移解点转化为时域下的频率‑位移解点，并继续求取下一个透平机械叶片‑轮盘的频域非线性减缩有限元动力学方程的解点；12)通过得到的一系列透平机械叶片‑轮盘的时域下的解点，画出透平机械叶片‑轮盘的频响曲线。