含接触界面的叶片非线性模态分析方法

为揭示含复杂接触界面的大规模叶片的非线性模态特性,建立了含接触界面的叶片非线性模态高效分析方法。以含缘板阻尼器的简化涡轮叶片有限元模型为例,介绍了含接触非线性耗散系统的阻尼非线性模态的基本定义;综合采用多谐波平衡法和基于高精度频响函数矩阵的线性自由度压缩方法,将非线性计算规模降低至初始模型的1/88,实现了含接触界面的大规模叶片有限元模型的非线性模态高效分析;基于能量平衡思想探索了叶片阻尼非线性模态振动与其共振点强迫振动响应之间的关联。结果表明,该非线性模态分析方法能够同步揭示叶片非线性模态频率和非线性阻尼比的振幅相关特性,对于涡轮叶片的动力学设计和缘板阻尼器的减振能力的量化评估具有重要意义。

叶片/叶盘摩擦阻尼结构的非线性模态分析综述

概述了非线性模态的理论基础以及非线性动力学分析的一般数值方法;进而针对含干摩擦非线性环节的结构,总结了阻尼非线性模态的相关研究进展;在此基础上,重点综述了国内外近十年来采用阻尼非线性模态数值方法在航空发动机带冠叶片、缘板阻尼器、叶根阻尼与干摩擦阻尼环分析与设计中的应用;列举了目前用于验证非线性模态的先进试验技术。提出了非线性模态在干摩擦阻尼结构动力学分析中亟需解决和关注的若干问题。研究表明:非线性模态逐渐从理论研究阶段过渡到工程应用阶段。结合模型降维技术,阻尼非线性模态已经可用于提取带干摩擦阻尼叶片/叶盘高保真有限元模型的模态特征。拓展能量平衡法与非线性模态综合法搭建了非线性模态与稳态响应的桥梁,可以显著提升基于响应的参数分析效率。非线性模态试验技术的研究处于起步阶段,尚无法应用于工程复杂结构。