轴流压缩机动叶片模态分析方法研究.pdf

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1、第51卷第8期V01．51No．8农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2013年8月August2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．08．015林茂武，李凯华，于百芳(110869辽宁省沈阳市沈阳鼓风机集团股份有限公司)[摘要】基于某轴流压缩机第1级动叶片，在精确建立其几何模型的基础上，通过有限元仿真方法提取了前10阶固有频率及模态振型的计算值，然后通过试验测试方法对其进行了模态测试，得到了前10阶

2、固有频率及模态振型的实测值，并将理论计算结果和实际测试结果进行了对比。[关键词】轴流压缩机叶片有限元仿真模态分析动力特性试验[中图分类号】'I'I-1453【文献标志码]A[文章编号]1673-3142(2013)08-0056--04ResearchonModalAnalysisMethodforRotorBladesofAxialFlowCompressorsLinMaowu，UKaihua，YuBaifang(ShenyangBlowerWorksGroupCo．Ltd．，ShenyangCi

3、ty，LiacningProvince110869，China)[Abstract】Basedonaccurategeometrymodelestablishmentofthefirstrotorbladesofanaxialflowcompressor，thefimt10stagesnaturalfrequenciesandmodalshapeshavebeencalculatedbyfiniteelementmethod．Andthemodaltesthasalsobeencompletedby

4、experimentstomeasurethefirst10stagesnaturalfrequenciesandmodalshapes．Andthecomparisonbetweenthevaluesofthecalculatedandthemeasuredhasbeencompleted．[Keywords】rotorbladesofanaxialflowcompressor；finiteelementsimulation；modalanalysis；dynamiccharacteristics

5、testO引言随着轴流压缩机市场的壮大及性能参数的不断提升。对轴流压缩机的设计制造也提出了更高的要求，其中尤为重要的是轴流压缩机叶片作为轴流压缩机最核心的零部件，其可靠性直接影响着整机的性能参数嘲。为了保证叶片的可靠性，在设计阶段需要重点考虑的是动叶的固有频率要避开激励源的频率，以免发生共振破坏。为了保证叶片满足频率校核规范，在设计阶段，首先需要建立叶片的三维模型。通过有限元计算得出叶片固有频率的理论值，若计算不合格，则需要修改叶型等参数，直到核算通过。对加工后的叶片则必须用试验的方法，测试出叶片的

6、各阶模态并符合频率校核要求圈。本文选取某轴流压缩机的第1级动叶片为研究对象，通过有限元方法对其进行仿真分析。然后对于加工后的叶片进行试验测试。分别提取出叶片的前10阶固有频率及模态振型，根据试验得出的固有频率值及模态振型来验证有限元仿真得出的结果。1叶片的有限元计算本文采用SolidWorks三维造型软件建立轴流收稿日期：2013-(}6-07修回日期：2013-06—24压缩机叶片的三维实体模型。然后将三维实体模型导人ANSYS软件，进行有限元网格划分，叶片的有限元模型如图l所示。图1叶片有限元模

7、型F畸．1Bladefinneelementmodel输人材料的弹性模量为228GPa，泊松比为0．3，密度多；J7850kg／m3。计算结果见表1。振型图见图2。裹1叶片固有频率计算值Tab．1Calculatedwlueofbladenaturalfrequency阶次固有频率／Hz373l5384啪獬舭规孚

8、；鲁姒№激49l2345第51卷第8期林茂武等：轴流压缩机动叶片模态分析方法研究576阶模态振型型7阶模态振型8阶模态振型9阶模态振型10阶模态振型圈2计算得出的前10阶模态撮型Fig．2

9、Preceding10stagesmodalshapesbycalculation2动力特性试验测试2．1试验台及试验装置介绍为了准确测试轴流叶片固有频率，我们建立了专门的试验台。试验台上配有专用工装夹具，工装采用与叶片尺寸相同的高光洁度弧面设计，保证叶片与工装的全贴合，提高了试验的精确度。本文采用频谱分析的方法对轴流叶片进行动力特性测试。测试系统示意图如图3所示。电荷适调器轴流叶片I型堇垩鱼l圈3测试系统示童圈Fig．3Schemeofthetestsystem电荷