拉杆结构非线性接触刚度融合修正方法

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1、第53卷第4期汽轮机技术V0l_53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．201l拉杆结构非线性接触的刚度融合修正方法张子阳，谢寿生，钱征文，龙门，彭靖波(1空军工程大学工程学院，西安710038；2空军工程大学电讯工程学院，西安710077)摘要：为建立更加准确的航空发动机高压转子的有限元模型，对表征高压转子拉杆结构中盘与盘之间接触的力学模型进行研究，引入包含库伦摩擦力的非线性弹塑性滑动模型对该类接触进行描述。提出弹簧刚度矩阵和有限元模型整体刚度矩阵的融合修正方法，建立了有限元刚度的整体优化模型。运用拉直算子将模型中需要修正的参数分离出来，结合实验模态参数对有

2、限元模型刚度进行了修正。以实际航空发动机高压转子为例，通过与线性模型的修正结果比较，证明该模型准确描述了拉杆结构的复杂接触，且融合算法是可行且有效的。关键词：修正有限元模型；弹塑性滑动模型；融合算法；拉直算子；实验模态分析；拉杆结构分类号：0327文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)044)249-04FusionStiffnessModificationofSpringandFEModalinR0dFastenRotorBaseonNon．1inearContactingModelZHANGzi—yang，XIEShou—sheng，QIANZheng—wen，LON

3、GMen，PENGJing-bo(1TheEngineeringInstitute，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China2TelecommunicationEngineeringInstituteAirForceEngineeringUniversity，Xi’an710077，China)Abstract：ThescopeofthispaperliesinFE(finiteelement)modalupdatingofhighpressurespoolinaeFoengine．Byexaminingthemechanicalmo

4、dalswhichdescribethecontactingsurfacesbetweenthewheeldisksofrodfastenrotorinhighpressurespool，itintroducedtheelasto—slipmodelwithnon-linearhystereticbehaviortodescribethecomplexcontactingsurface．AtotaloptimizationmodalisdevelopedforaFEmodalstiffnessupdatingusingafusionmethodwhichcombinesthemodifi

5、cationofstiffnessoflocalparametersandofglobalmodaltogether．Thecalculationoftheoptimizationmodalistoemploystraightenalgorithmtoextracttheparameterswhichneededtobecalibrated．andtomodifythemwithmodalparametersgotbyexperimentalmodalanalysis．ResultsofthisfusionmodificationtorealhJghpressurespoolandcom

6、parisonwithlinearmechanicalmodalaregiventoillustratethattheelasto—slipmodelandfusionstiffnessmodificationtrulyrepresentthecontactingstateofhighpressurespoo1．Keywords：finiteelementmodalupdating；elasto-slipmodel；targetfusion；straightenalgorithm；experimentalmodalanalysis；rodfastenrotor．3种变形机制，建立了结合面

7、的接触面积、接触载荷及接触刚0前言度的统计模型，揭示了结合面接触参数及粗糙表面形貌参数之间复杂的非线性关系。文献[5]在理论模型研究中，将拉分析拉杆结构的非线性接触关系对于建立准确的航空杆结构简化为非线性弹簧、非线性阻尼器、质量块的单自由发动机高压转子有限元模型具有十分重要的意义⋯。某型度模型，较好描述拉杆连接的振动特性。文献[6]分析了拉航空发动机高压转子采用拉杆结构增强了结构的刚度，但采杆转子的受力情况，然后考虑接触面接触刚度对