考虑接触刚度的燃气轮机拉杆转子动力特性研究_李辉光

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1、DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2012.07.034振动与冲击第31卷第7期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol．31No．72012考虑接触刚度的燃气轮机拉杆转子动力特性研究李辉光，刘恒，虞烈(西安交通大学机械电子及信息系统研究所，西安710049)摘要:基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析，根据受力和变形关系得到不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度。将微元体界面接触刚度与宏观结构应力分析结果相结合，给出考

2、虑接触刚度的组合结构动力特性研究方法，分析压气段轮盘接触刚度对某重型燃气轮机拉杆转子固有振动频率的影响。结果表明，界面接触刚度导致转子固有频率降低，随着接触刚度的增加，其对固有频率的影响逐渐减小。接触刚度对转子各阶固有频率的影响不同，法向刚度对第一阶弯曲频率影响较大，切向刚度对第二阶弯曲频率影响较大。关键词:拉杆转子;接触刚度;振动频率;有限元中图分类号:TH113．1文献标识码:ADynamiccharacteristicsofarodfasteningrotorforgasturbineconsideringcontactstiffnessLIHui-guang，L

3、IUHeng，YULie(InstituteofMechatronicsandInformationSystem，Xi'anJiaotongUniversity，Xi'an710049，China)Abstract:Acuboidfiniteelementcontactmodelwithroughsurfacewasanalyzedbasedonelastic-plastictheory，andthenormalandtangentialinterfacecontactstiffnessesunderdifferentloadswereobtainedaccording

4、totherelationshipbetweenforceanddeformation．Combiningtheinterfacecontactstiffnessesoftheelementwiththestressanalysisresultsofamacrostructure，astudyingmethodfordynamiccharacteristicsofacompositestructureconsideringcontactstiffnesswaspresented．Then，theeffectsofthecontactstiffnessofacompres

5、sorsectiononthenaturalvibrationalfrequenciesofarodfasteningrotorforacertainheavydutygasturbinewereanalyzed．Theresultsshowedthattheinterfacecontactstiffnessleadstodecreaseinthenaturalfrequencies，anditseffectsdecreasegraduallywithincreaseincontactstiffness;theeffectsofcontactstiffnessoneac

6、hnaturalfrequencyaredifferent，normalcontactstiffnesshasgreatereffectsonthefirstbendingfrequencyandtangentialcontactstiffnesshasgreatereffectsonthesecondbendingfrequency．Keywords:rodfasteningrotor;contactstiffness;vibrationfrequency;finiteelement随着燃气轮机技术的不断发展，拉杆转子因重量中的力学模型利用键合图法进行改进，刻画了拉杆

7、转轻、冷却好、易装配及各轮盘材料选择灵活等优点而得子在相互连接处的界面传力特性，对简单周向拉杆转到广泛应用。由轮盘和轴头通过拉杆预紧组成的转子子进行了动力特性分析。以上研究表明，预紧力及接不再是连续的整体，接触界面的存在增加了结构分析触表面形貌均影响组合式拉杆转子的固有频率，考虑［1］的难度并影响组合式拉杆转子的动力特性。Kim等接触关系后表现出比整体转子更加丰富的模态。将转利用非线性弹簧表征通过实验得到的粗糙表面接触刚子作为整体或简单引入刚度修正系数计算出来的结果度，研究了螺栓预紧力和接触界面对锥面配合心轴－并不理想，需要考虑界面接触刚