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薄壁构件硬涂层阻尼减振的数值与实验研究进展

2020-12-13张月

辽宁科技大学学报 2020年6期
关键词:有限元振动结构

张月,杨 建,宋 华

(辽宁科技大学 机械工程与自动化学院,辽宁 鞍山 114051)

近年来,随着国内外航空航天技术的不断发展,航空发动机的关键薄壁构件,如机匣、转鼓和涡轮叶片等,面临着更加严酷的高温、高腐蚀的多物理场服役环境,进一步加剧了航空发动机的振动损伤问题,严重影响飞行安全和服役寿命[1-5]。因此,对航空发动机中的关键薄壁构件进行有效的振动控制是一项紧迫的任务。

目前,阻尼涂层减振技术是抑制薄壁构件结构振动的一种有效方式。其原理是通过涂层内部摩擦或界面摩擦,将外部的激振能量在复合结构发生弯曲变形时转化为热能或变形能,使激振能量不断消耗,实现振动控制[6-8]。

现有成熟的阻尼涂层多采用有机高分子粘弹性材料,但随着航空发动机工作环境逐渐恶化,传统的粘弹性阻尼涂层已无法在高温、高腐蚀和高冲击载荷等严苛条件下稳定工作。硬涂层是由金属基、陶瓷基或两者混合制成的一种特殊复合材料,作为热障和耐磨材料已在各工程领域得到广泛应用。相关研究发现[7,9-10],硬涂层不仅具有硬度高、耐高温和耐腐蚀的优点,而且在高温高腐蚀环境下,依靠涂层颗粒之间的内摩擦耗能,硬涂层还可获得较好的阻尼特性,这引起了国内外学者的广泛关注。其中,Yen 等[11]实验研究了涂敷Fe-Cr 磁性合金硬涂层的钛合金叶片的动力学特性,结果表明该硬涂层可显著增加涡轮叶片在不同频率和振动模式下的阻尼性能。……

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