转子系统临界转速有限元计算的叶片简化方法.pdf

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1、第30卷第6期2013年12月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．6Dec．2013文章编号：2095—1248(2013)06—0011—05转子系统临界转速有限元计算的叶片简化方法肖齐林，王克明，李全成(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：针对叶片安装角分别为0。和90。的不同长度叶片的转子系统，利用有限元软件分别建立带有叶片的三维有限元模型和将叶片简化为集中质量单元的三维有限元模型，全部使用Campbell图的方法

2、对模型进行临界转速计算，并对计算结果进行了对比。通过对比发现，叶片简化为集中质量单元进行临界转速计算时，与原有的模型误差较小，这种简化方法是可行的，对带叶片的转子系统临界转速的高效率计算有重要意义。关键词：转子系统；有限元模型；叶片简化；临界转速；Campbell图中图分类号：V231．96文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．06．003Onthebladesimplificationoffiniteelementcalculationatrotorcriticalspeed

3、XIAOQi—lin，WANGKe—ming，LIQuan—cheng(FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang，110136)Abstract：Thispaperfocusesontherotorsystemswithdifferentlengthsofbladesandstaggeranglesof0。and90。．Usingfiniteelementsoftware．athree—dimensionalfiniteeleme

4、ntmodelwithbladesandtheonewithsimplifiedquality—intensivebladeareestablishedrespectively．TheCampbelldiagramisappliedfortheircriticalspeedcalculationswhicharecompared．Theresultsshowthatthetwocriticalspeedcalculationsaresimilarwithaverysmalldiffenrence．Thissimplifi

5、edmethodisfeasible．andisofgreatsignificancetotheemcientcalculationofthecriticalspeedoftherotorsystemwithblades．Keywords：rotorsystem；finiteelementmodel；bladesimplification；criticalspeed；Campbelldiagram航空发动机转子系统的动力学特性决定着航空发动机工作的稳定性和结构的安全性。航空发动机的转子叶片作为转子的重要组成部分，对转子系

6、统的动力特性有重要的影响，在计算转子的l临界转速时，叶片的存在作用是不可忽略的。因此在临界转速的有限元的计算中，它的处理既是难点也是亮点。真实的叶片模型结构复杂，建立有限元模型是一件繁琐复杂的工作，考虑航空发动机中叶片数目庞大和叶片的有限元模型简化对多级转子结构或整机震动的影响，权衡计算精度和规模，对叶片作一些合理的简化方法研究是非常有意义的⋯。利用有限元的方法，将转子轮盘上的16个均匀分布的安装角分别为0。和90。的两组叶片简化为一等效的集中质量单元，加在所在轮盘的中心位置，与原有的不做叶片简化的模型的临界转速计算结果

7、对比。然后分析在叶片长度分别在10cm、20cm和30cm时简化前后的临界转速计算结果，得到叶片简化质量单元对临界转速计算结果的影响规律。2j。收稿日期：2013—06—25作者简介：肖齐林(1988一)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E—mail：a200604041069@sina．com；王克明(1954一)，男，辽宁沈阳人，教授，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E．mail：wkm308@126．com。12沈阳航空航天大学学报第30卷1转子系统结构几何模型叶片长

8、度为10cm时，所建立的叶片安装角分别为0。和90。的转子一轴承系统如图l和图2所示。该系统有转轴、轮盘、叶片和轴承所组成。轮盘、轴承和叶片的参数都相同。¨’片蕊3_商1_譬2Y＼

9、国圆鼍卢轴，式1_轴，承：i图1叶片安装角为0。的转子系统结构简图图2叶片安装角为90。的转子系统结构简图转子一轴承系统由3个相同轮盘和