孙阳，王克明，张婷婷，李想

（沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳 110136）

1 引言

叶片是航空发动机中最重要的零件之一，本文针对某型航空发动机典型的静子结构，以分析周向弯曲振动模态频率为目的，对机匣、一圈叶片、加强内环组成的静子结构研究其叶片的有限元模型的简化方法。真实的叶片模型结构复杂，建立有限元模型是一件繁琐复杂的工作，考虑航空发动机中叶片数目庞大和叶片的有限元模型简化对多级静子结构或整机振动的影响，权衡计算精度和计算规模，对这种典型结构中叶片的简化建模方法研究是非常有意义的。

2 带内环静子结构的有限元模型

选取某型航空发动机压气机部分某级静子结构中垂直于发动机中轴线的一个截段为研究对象，该截段中包含了静子系统中的典型结构机匣、一圈静子叶片、内环。考虑内环在同等质量下的周向抗弯刚度，横截面设计为工字型；全部叶片圆周对称的分布在机匣与内环之间，连接了机匣和内环。应用UG建模软件建立结构模型如图1。

图1 带内环静子结构的几何模型

2.1 结构的有限元模型

由于叶片结构有其特殊性，有进气边和放气边的存在，选择四面体网格划分，单元类型选用带有中间节点的10 节点SOLID186 单元。应用ANSA 软件划分网格后有限元模型单元数量为487766个，有限元模型的局部细节如图2所示。为了得到较为单纯的周向弯曲振型，在选取短截段的同时需在机匣截段的一个截面施加延发动机中轴线方向的位移约束，这样通过有限元软件分析得到的振型为单纯的周向弯曲振型。……