轴流式叶片是压气机、涡轮、风扇等结构中最重要的零件,叶片的振动特性一直是研究人员无法回避的问题,工程上一般采用有限元分析或模态试验来获取叶片的振动特性,其中叶片的模态试验是研发设计过程中必不可少的一环。对于叶片模态试验的共振法,需要设计出可靠的振动夹具以连接振动台和叶片,叶片振动夹具设计的好坏关乎到叶片模态试验结果的准确性和可靠性,因此,必须对振动夹具精心设计,使共振试验可以准确地表征叶片的振动特性。本文以某航空发动机压气机短叶片作为研究对象,基于电动振动台,设计了该短叶片的专用振动夹具,并根据实际情况,采用不同的测试方法,最终得到了较为准确的结果,确定了叶片的固有频率、振型、应变分布情况。本文主要内容如下:(1)根据振动夹具设计的相关理论,设计应用于航空发动机压气机叶片的专用夹具,确定振动夹具的材料、连接方式等,由叶片的结构和试验要求设计出振动夹具的结构、尺寸。并基于Tosca优化软件,对振动夹具进行拓扑优化,提高振动夹具的一阶固有频率。最终振动夹具的一阶固有频率达叶片试验频率要求,用于测量叶片的前四阶模态。(2)基于Abaqus有限元分析软件,考虑螺栓预紧力和接触摩擦对装配体振动特性的影响,对振动夹具和叶片的装配模型进行了静力分析、模态分析。分析结果表明,该振动夹具的设计可以较准确地实现叶片的各阶模态试验测试,为后续的试验提供必要的指导。(3)加工所设计的振动夹具和叶片简化模型,基于电动振动试验系统,进行叶片模态试验。在试验中,通过激光位移感应器测量叶片前三阶固有频率,采用砂型法测出了叶片前四阶振型,采用应变电测法测量了叶片在共振状态下应变的相对分布情况。将试验结果与有限元分析结果进行比较,采用的振动夹具和测试方法可以得到合理的叶片模态频率、振型、应变分布情况,可为轴流压气机短叶片的振动特性(静频)批量试验提供参考。