连接界面变形对转子动力特性影响的力学模型
2018-07-17金海刘继兴张大义洪杰
北京航空航天大学学报 2018年6期
金海,刘继兴,张大义,* ,洪杰,3
(1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院,北京100083; 2.中国航发沈阳发动机设计研究所,沈阳110015;3.先进航空发动机协同创新中心,北京100083)
随着现代航空发动机逐渐向轻质、高效、大功率发展,其安全性、可靠性问题越来越突出,其中整机振动量过大是制约航空发动机发展的一个主要因素。整机振动过大可能造成在小间隙处(如叶尖、密封)的转静件碰摩、轴承载荷过大、附件振动应力过大等[1]。由于加工、装配等的限制,使得航空发动机转子结构中存在较多的连接结构,如螺栓、套齿、止口、端齿等,在工作过程中,界面接触状态发生变化对转子动力特性会产生较大影响。由于接触界面的存在,使得连接结构的力学特征具有非线性、非连续性,同时由于几何特征参数、结构特征参数以及载荷特征参数的分散性带来的非确定性[2],使得转子考虑接触界面的转子动力学设计十分困难。因此参数化准确描述转子接触界面变形对于转子动力学特性的影响具有重要的工程意义和研究价值。
在早期的研究中,分析转子动力特性时多不考虑连接结构界面接触的影响,将航空发动机作为连续结构进行分析[3-4]。近些年国内外学者关于连接结构对转子动力特性的影响已经开展了大量的研究工作。李俊慧等[5]采用有限元方法研究了影响套齿连接刚度以及接触应力的主要因素,并提出了相应的套齿设计方法。闻邦椿、Arumugam、Li[6-8]等研究了在出现支承不同心时,套齿联轴器所产生的不同心激励力以及转子结构的振动响应,将不同心分为平行不同心、倾角不同心和组合不同心,结果表明不同心的典型特征为二倍频响应。……
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