成组叶片—轮盘的振动局部化问题研究

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在燃汽轮机和汽轮机的末级叶盘中,为了改善叶片振动特性及应力水平,很少采用自由叶片-轮盘,而常将叶片按一定数目分组连接在一起构成成组叶片-轮盘。与自由叶片-轮盘相比,成组叶片-轮盘由于成组特性其振动特性更为复杂。尽管目前国内外学者对成组叶片-轮盘做了一些有意义的研究,但对成组叶片-轮盘振动局部化的研究还不够全面。因此,本文建立了成组叶片-轮盘的集中参数模型和有限元模型,系统地分析了成组叶片-轮盘的振动局部化问题。首先,建立了成组叶片-轮盘的集中参数模型,分析了谐调成组叶片-轮盘的固有频率及模态局部化,并通过实验对成组叶片-轮盘的固有特性进行了验证,探讨了组数对谐调成组叶片-轮盘模态局部化的影响规律。在此基础上,研究了随机失谐对固有频率及振型的影响,揭示了组数对随机失谐成组叶片-轮盘固有频率及模态局部化的影响规律。其次,研究了成组叶片-轮盘在简谐激励下的振动响应局部化,分析了组数和组间刚度对谐调和随机失谐成组叶片-轮盘振动响应局部化的影响。研究了单个叶片正负失谐和不同失谐叶片分布下成组叶片-轮盘的振动响应局部化。最后,针对工程实际中成组叶片-轮盘围带损伤这一问题,建立了成组叶片-轮盘的有限元模型,基于谐波响应分析初步探讨了失谐、失谐强度及耦合强度对围带应力响应的影响,从振动局部化角度揭示了围带损伤的原因。本文的研究结论一方面进一步发展和完善了成组叶片-轮盘的振动局部化理论,另一方面也为成组叶片-轮盘的设计与优化提供一定的理论依据。
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