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考虑应变依赖性特征的硬涂层整体叶盘非线性减振分析

2021-03-17高峰刘秀婷

中南大学学报(自然科学版) 2021年2期
关键词:振动

高峰,刘秀婷

(1.南京信息工程大学滨江学院自动化学院,江苏无锡,214105;2.东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室,辽宁沈阳,110819;3.东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室,辽宁沈阳,110819)

随着航空发动机在大推力与轻量化方向的快速发展,无榫结构(通过整体加工或焊接制造)的整体叶盘得到越来越广泛的应用[1]。由于缺少榫头和榫槽的摩擦耗能,整体叶盘的系统阻尼通常较小,振动应力或响应过大,振动的不利影响比较突出。在恶劣工况下,整体叶盘容易发生共振和高周疲劳破坏,从而缩短其有效使用寿命[2]。基于此,有必要对整体叶盘附加外部阻尼器来实现结构件的阻尼减振。对于传统的榫接叶盘结构,大多数研究人员通常应用干摩擦阻尼器(叶冠[3−4]、凸肩[5−6]或缘板[7−8]等)和黏弹性材料[9−10]来消耗振动能量,达到有效减振。但是,整体叶盘的结构特征和工作环境决定了上述传统的阻尼减振措施是无法实施的。因此,迫切需要一种新型的阻尼器来抑制整体叶盘过大的振动响应。

硬涂层主要是由金属基(NiCoCrAlY等)、陶瓷基(YSZ 等)或两者混合组成的涂层材料[11−12]。与软涂层不同,硬涂层通常具有抗高温、抗摩擦、抗冲刷和抗腐蚀[13−17]等诸多优点,一般用于结构件的表面强化处理。研究发现,硬涂层材料内部颗粒的摩擦使其具有良好的系统阻尼[18−19],可以在较大温变范围内实施被动阻尼减振[20−22],而且可灵活调整附加刚度。此外,硬涂层的力学参数具有典型的非线性特征,其储能模量(弹性模量)与耗能模量(损耗因子)总是随着涂层结构件应变的变化而变化,称为应变依赖性[23−25]。……

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