龙 伦， 张红晓， 成晓鸣， 陈光炯

(中国航发湖南动力机械研究所结构强度研究部， 株洲 412002)

榫连接结构是航空发动机中一种常见的连接结构[1]，多见于压气机叶片盘、涡轮叶片盘等零件上。由于榫连接结构叶片盘工作在高离心、高压的载荷环境下，承受较大的稳态应力，为了避免出现高周疲劳破坏，给榫连接结构叶片盘的振动设计提出巨大的挑战。目前科研人员在榫连接叶片盘振动设计方面开展了大量的研究工作。李世林等[2]、王春洁等[3]、魏武国等[4-5]采用ANSYS软件使用循环分析方法对压气机叶片盘进行了含预应力下的振动特性计算分析。张原等[6]、吴佳等[7]、杨修伟等[8]对涡轮叶片盘进行了盘-片耦合振动特性分析，并结合Campbell图评估了叶片盘振动设计的合理性。但这些文献为了建模方便均将叶片与轮盘之间的榫连接结构一体化处理，这与不同工作状态下因榫接触面紧度不同造成的榫连接刚度不同的实际情况不一致，因此这种建模方式可能带来一定的计算误差。

首先基于静强度分析获得榫连接接触面的当量应力与变形，采用刚度等效的方法将榫连接接触面刚度等效为节点刚度，其次在叶片盘建模时通过ANSYS软件中的matrix27单元模拟该连接刚度，再次依据建立的模型开展了考虑榫连接刚度的叶片盘预应力下的盘-片耦合振动分析，最后借助动应力试验对计算结果进行验证。

1 榫连接结构等效刚度研究

由于工作状态下榫连接结构的接触状态处于高度非线性，而振动分析只能进行线性求解，因此不能直接在用于振动分析的叶片盘有限元模型中建立标准接触对，以模拟榫连接结构的接触状态。……