旋转叶片动力学特性研究

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1、万方数据ADissertationinMechanicalDesignandTheoryResearchontheDynamicCharacteristicsofRotorBladebyZuoHaoSupervisor：ProfessorWenBangchunNortheasternUniversityJune2012万方数据感谢：中央高校基本科研业务费专项资金资助，编号：N100403008教育部新世纪人才支持计划，编号：NCET．11-0078国家科技支撑计划项目，编号：2009BAGl2A01一F01．3国家自然科学基金面上项目，编号：50975045对本课题的大力资助!万

2、方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：左多鸶日期：力睑年∥月形，曰学位论文版权使用声明书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上

3、交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：在；告导师签名签字日期：韧位年阴棚万方数据东北大学硕士学位论文摘要旋转叶片动力学特性研究摘要燃气轮机是一项多种技术集成的高新技术产品，是复杂旋转机械设备的代表。叶片是燃气轮机的心脏，也是燃气轮机产生事故最多的关键部件之一，它的性能直接影响着燃气轮机运行的安全性和稳定性。据统计，美国电站汽轮机强迫停机率的70％与叶片损坏有关，叶片事故引起的损失往往占全部损失的一半左右。因此对旋转叶片动力学特性研究，提高燃气轮机的性能、耐久性、可靠性和寿命，避免由叶片损伤造成的事故和不必要的经济损失是十分必要的，具有重要的工稃价

4、值。本文主要采用三维有限元技术、循环对称算法、接触分析及预应力模态分析等数值分析方法，对旋转叶片的固有特性和振动响应进行了全面的分析研究。首先，在考虑叶片榫头与轮盘榫槽界面接触的基础上，研究了具有循环对称结构的叶片．轮盘耦合系统固有特性，得到了叶片．轮盘耦合系统的固有频率及相应的振型，分析了叶片与轮盘的耦合对叶片振动的影响；利用上述计算结果，对叶片．轮盘耦合系统进行了固有特性分析，绘制出Campbell图，并通过Campbell图确定了共振转速，为进一步研究叶片．轮盘耦合系统的结构设计优化和进行振动安全评估提供了必要的理论依据。其次，研究了叶片．机匣碰摩情况下旋转叶片的动力学响应

5、。针对叶片与机匣碰摩的特点，提出了一种碰摩力模型：将叶片与机陌碰摩过程中产生的碰摩力简化为～个半正弦脉冲激振力，并推导出该脉冲激振力中各参数的计算公式：分析了旋转叶片在轻微碰摩、中度碰摩、严重碰摩三种不同碰摩程度对旋转叶片位移和动应力的影响。最后，研究了尾流激振情况下旋转叶片的强迫振动响应。利用表面效应单元将三维菲定常流场计算得到的气流激振力转换为可以在结构有限元模型中直接加载的载荷步形式，实现流场域计算结果向结构域转换的数值计算方法；研究了尾流激振下叶片的位移及最大等效应力响应。关键词：旋转叶片；循环对称；固有特性；碰摩：气流激振力；响应．II—万方数据东北大学硕士学位论文Ab

6、stractResearchontheDynamicCharacteristicsofRotorBladeAbstractThegasturbinewhichbelongstotherepresentativeofthecomplexrotatingmachineryisanintegrationofmultipletechnologiesofhi曲technologyproduct．Sincethebladewhichleadsthemostaccidentsisoneofthecriticalcomponentofgasturbine，itsperformancedirect

7、lyaffectsthesecurityandstabilityoftheturbine．Accordingtostatistics，thedamagedbladesleadto70％theforcedoutagerateintheUnitedStatesofAmericapowerplantsteamturbineandtheaccidentscausedbybladesoftenaccountforabouthalfofthetotallosses．Soitisnecessa