基于非线性阻尼的航空发动机高压转子拉杆结构装配检测方法

《基于非线性阻尼的航空发动机高压转子拉杆结构装配检测方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252012V01．33No．3470．478ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．CR文章编号：1000—6893(2012)03—0470—09基于非线性阻尼的航空发动机高压转子拉杆结构装配检测方法张子阳1，谢寿生1’*，彭靖波1，滕健2，翟旭升11．空军工程大学工程学院，陕西西安7100382．中国人民解放军5719工厂技术中心，四川I彭州611936摘要：为了

2、提高航空发动机高压转子拉杆结构的装配质量，提出了基于非线性阻尼的装配检测方法。该方法运用组合阻尼模型描述托杆结构的非线性接触特性。并通过能量方程推导出基于Hilbert—Huang变换(HHT)方法的非线性阻尼的识别公式。在拉杆结构正常装配、单个螺栓松动和2个不相邻螺栓松动的3种情况下，采用非线性阻尼识别法进行实验，将3种情况得到的实验结果进行对比，发现基于组合阻尼模型得到的非线性阻尼与装配情况具有强烈的相关性，从而验证了基于非线性阻尼的装配检测方法的有效性。关键词：非线性阻尼；装配检测；Hilbert—Huang变换；高压转子；拉杆结

3、构中图分类号：V263．2文献标识码：A采用拉杆结构的航空发动机高压转子减轻了整体的重量。在装配过程中，盘片按顺序依次安装、压紧，盘与盘之问的联接采用的是过盈联接的方式。由于装配技术的影响，会出现盘面接触不完全的情况，并且盘片上的螺栓孔与盘片之间的配合情况也会发生变化，这种情况通过盘片依次安装的交互影响作用后，使得高压拉杆转子的盘与盘之间、盘与螺栓孔之间的接触情况复杂，这是导致高压转子振动过大的重要因素。对高压转子的装配情况进行检测可以归纳为结构监控与故障诊断问题。目前采用的装配后测量拧紧力矩的检测方法不能反映盘与盘之间、盘与螺栓孔之间

4、接触情况的复杂变化。超声波检测、涡流探伤以及着色探伤等诊断方法需要结构损伤部位和程度的预先知识，并且要求设备能够直接对损伤部位进行诊断。而装配后的高压转子的接触部位显然无法满足要求。通过实验模态分析提取特征频率和振型作为特征参数进行故障诊断的研究由来已久n2

5、。但是，材料的非线性特性和边界条件不确定性的存在使得基于振动的故障诊断方法的应用受到限制。尤其是在结构弹塑性响应的存在和非线性阻尼的影响下，当运用特征频率进行故障诊断时，诊断结果的可靠性不高，对于故障发生的灵敏度较低。文献[3]指出：当裂纹扩展到10％～20％的部件面积时，实例梁的

6、特征频率只有0．6％～1．9％的变化。文献[4]进行I一40桥的数值模拟实验时，整桥的弯曲刚度减少了2l％后，特征频率仍然没有明显变化。因此，采用特征频率进行准确的故障诊断时，需要高精度的测量手段，而且被诊断对象的结构改变程度较大。结构的阻尼系数能够更好地反映结构的非线性特性，并且其更有利于描述当装配不到位时，装配间隙导致的能量消散特性∞]。文献[6]中指出收稿El期：2011-06—09；退修日期：2011—07—07；录用日期：2011—08—28；网络出版时间：2011．12．0210：31网络出版地址：WWWcnkinet／kc

7、ms／detail／111929．V20111202．1031．001．htmlDOI：ONKI：11．1929／V．20111202．1031．001基金项目：中国博上后科学肇金(20100481498)*通讯作者Tel．：029—84787506E．mail：xiess369@126com引用箍武；ZhangZY．XieSS。PengJ8．eta1．Assemblyvariationdetectionforrodfasteningrotorofhighpressurespoolinaero-enginebasedonnonlinea

8、rdampingidentificationActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2012，33(3)：470．478．张子阳，谢寿生．彭端波，等．基f非线性阻尼的航空发动机高压转子拉杆结构装配检莉方法．航空学报．2012．33(3)：470-478，张子阳等：基于非线性阻尼的航窄发动机高压转子拉杆结构装配榆测方法471肉眼无法分辨的裂纹虽然无法造成特征频率和相应振型的变化，但是相同的裂纹却能够使结构的阻尼发生较大的改变。文献[73中指出施加预紧力的结构中裂纹引起的能量消散机理使得阻尼对于裂纹十分敏感，

9、但是该能量消散机理已不能用线性阻尼模型解释。由于结构存在非线性滞后特性以及其他非传统的能量消散特性，经典的基于频响函数的半功率带宽阻尼测试法会受到密集模态和频率分叉的影响，已经无法满足要求。文献[8]中提出