文档介绍：基于有限元法的某型航空发动机叶片
轮盘系统振动特性研究
作者姓名: 朱君妍
指导教师: 袁惠群教授
单位名称: 理学院
专业名称: 工程力学
东北大学
2013年6月
Study on the Vibration Characteristics
Based on the Finite Element Method for a Bladed Disc System of a Aircraft Engine
By Zhu Junyan
Supervisor: Professor Yuan Huiqun
Northeastern University
June 2013
毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目:
基于有限元法的某型航空发动机叶片轮盘系统
振动特性研究
设计(论文)的基本内容:
(1)推导叶片轮盘的整体质量矩阵和刚度矩阵,用MATLAB进行算例分析,并利用数值方法对叶片轮盘盘整体系统进行耦合振动分析。
(2)建立36个叶片轮盘系统的三维几何模型,用循环对称方法和子结构方法对两种不同方法计算的模态进行分析,并对正弦激励下的稳态响应进行分析。
(3)建立36个有倾角叶片的叶片轮盘系统模型,和38个有倾角叶片的叶片轮盘系统模型,加约束和正弦激励、气动载荷等计算响应,并比较不同方法和不同工况下的结果。
(4)翻译英文文献。
毕业设计(论文)专题部分:
题目:
设计或论文专题的基本内容:
学生接受毕业设计(论文)题目日期
2012—2013学年第一学期第20周
指导教师签字:
2013年1月11日
基于有限元法的某型航空发动机叶片轮盘系统振动特性研究
摘要
飞机的发明和航空业的发展对世界政治、军事、经济技术以至于人们的生活方式有着重要的影响,航空发动机作为为飞机提供动力、推动航空器前进的装置,是飞机性能、可靠性和成本的决定性因素。自从发动机诞生以来,航空发动机大大提高了飞机飞行的速度和高度,获得了巨大的军事和经济效益。然而,技术腾飞的背后,仍有许多问题制约着技术的进一步发展。就航空发动机叶片轮盘系统来讲,其所处工作环境十分恶劣,同时承受较高的离心负荷、气动负荷、振动负荷等,故叶片容易产生破坏故障。本文以航空发动机叶片轮盘系统为研究对象,通过理论分析和有限元仿真,对叶片轮盘系统耦合振动进行了固有特性和动力学特性研究。
首先在有限单元的基础上,建立了叶片轮盘基本扇区模型,得到单个扇区的刚度矩阵和质量矩阵,再进行矩阵扩展,得到36个叶片的叶片轮盘系统模型的整体刚度矩阵和质量矩阵。
其次采用群论算法和模态综合法相结合的分析方法研究了整个叶片轮盘系统的耦合振动特性。求得MATLAB软件编程得出的固有频率数值解和ANSYS软件计算固有频率结果,再进行比较分析。
再次通过有限元对叶片-轮盘系统振动特性进行仿真分析,分别对叶盘单个扇区模型进行循环对称模态分析和有限元子结构模态综合法分析,得到叶盘系统的固有模态,再对正弦激励下的稳态响应进行分析。
最后建立36个有倾角叶片的叶片轮盘系统模型和38个有倾角叶片的叶片轮盘系统模型,加约束和正弦激励、气动载荷等计算响应,并比较不同方法和不同工况下的结果。
关键词:航空发动机,叶盘系统,子结构,正弦激励,稳态响应
Study on the Vibration Characteristics
Based on the Finite Element Method for a Bladed Disc System of a Aircraft Engine
Abstract
The invention of airplanes and aviation industry have an important impact on the world's political, military, economic, technological, even the lifestyle of people. As a device to power the airplane and push the aircraft forward, the aircraft engine is the decisive factor of airplanes' properties, reliability and the cost. Since the birth of the engine, the aircraft engine improve greatly the aero-engine aircraft speed and altitude, and attain a great military and economic