带缘板阻尼块涡轮叶片减振特性研究

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1、第46卷第2期2014年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics带缘板阻尼块涡轮叶片减振特性研究漆文凯张云娟(江苏省航空动力系统重点实验室，南京航空航天大学，南京，210016)V01．46No．2Apr．2014摘要：以某型带缘板阻尼块涡轮叶片为对象，采用二维整体一局部统一滑动模型，编制涡轮叶片振动响应分析程序。在此基础上系统地计算不同参数时带缘板阻尼块叶片的振动响应，分析了正压力、外激励对减振效果的影响。算例分析表明：同一外激励下

2、，存在一最佳正压力可以使系统减振效果比较好；正压力不变时，外激励幅值大小的变化对叶片减振效果有较大影响；另外阻尼块对叶片起到调频作用。关键词：缘板阻尼块；涡轮叶片；干摩擦；阻尼；减振中图分类号：V232．4文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)02—0280—05ReducedVibrationCharacteristicsofTurbineBladewithPlatformDamperQiWenkai，ZhangYunjuan(JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospac

3、ePowerSystems，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Thevibrationresponseanalysisprogramofaturbinebladeisdevelopedbyusingthetwo—di—mensionalmacro—microslipmodel．Theinfluencefactorsofreducingthevibrationresponse。suchasthenormalfo

4、rceandtheexcitingforce，areachievedbycalculatingexample．Theresultsshowthatatthesameexcitingforce，thereisanormalforcewhichmakestheresponsedecreaseeffectively．Theexcitingforceisimportanttoreducethevibrationresponseofdryfrictiondamping．Inaddition，introducingthefricti

5、ondampercanalsomodulatethenaturalfrequencyofthebladesystem．Keywords：platformdamper；turbineblade；dryfriction；damp；reducedvibration在航空发动机中，由于气流力的存在叶片容易产生强迫振动，叶片在大的振动应力下常常发生疲劳失效或断裂故障，为了避免故障的发生，工程上常常通过增加干摩擦阻尼来减小叶片的振动。到目前为止，这种干摩擦阻尼减振结构在发动机、压气机、涡轮等结构上均已得到应用，但其理论计算模型尚未成

6、熟。文献[1]研究带缘板阻尼块叶片的响应时，给出了接触面发生一维切向运动时摩擦力与接触点相对位移之间的关系，并给出了接触点做圆运动时摩擦力的解析解。文献[2～6]将接触点简化为椭圆运动研究了摩擦力的特点，并针对叶片的凸肩结构，建立了接触点做二维运动时摩擦力与相对位移之间的数学关系。文献E3-1提出了一种通过跟踪触点运动轨迹，得到界面约束力的二维于收稿日期：2013～06—17；修订日期：2013—1I-06通信作者：漆文凯，男，副教授，E-mail：qwkai@nuaa．edu．cn。摩擦接触模型。文献E7]在其基础上考

7、虑了界面沿法向的相对运动，发展了一种三维干摩擦接触模型。文献E8]综合考虑干摩擦阻尼块黏滞状态和整体滑动状态，建立了二维整体一局部统一滑动模型。文献I-9]在干摩擦接触面间引入弹性剪切层来模拟干摩擦接触，考虑摩擦接触界面在振动过程中可能经历完全黏滞、局部滑移和完全滑移3个阶段，提出一种改良的微滑移摩擦阻尼模型。文献[10]对带冠叶片摩擦减振特性进行了研究，分析了叶冠接触面法向接触刚度和切向接触刚度对计算结果的影响，得出正压力、激励、激励相位差及叶冠接触角对减振效果的影响规律。由于其建立的界面摩擦模型的限制，对于带冠叶片减

8、振特性的研究仅限于一维接触运动模型。文献[11，12]基于单边微滑移第2期漆文凯，等：带缘板阻尼块涡轮叶片减振特性研究281解析模型，建立了阻尼器干摩擦力的本构关系，采用等效刚度和等效阻尼对干摩擦力的非线性特征进行了线性化处理，引入干摩擦阻尼因子度量干摩擦阻尼效果，采用谐波平衡法对简化的带阻尼器叶片系统进行了强迫振动