【摘 要】
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航空发动机作为飞机的核心部件,内部结构极其复杂,模态测试作为一种试验的方法,在获取结构动力学特性中具有重要的作用。连续扫描激光多普勒测振技术(CSLDV)作为一种非接触测振方式,可以高效率地测试结构高分辨率的工作变形(ODS)。目前该技术多运用于板、梁、圆盘等形状规则的基础结构以及扇形叶片等接近于规则形状的无缺失的结构,因此本文研究了对于非完整区域,即含孔结构表面的连续扫描测试方法。本文主要研究了
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航空发动机作为飞机的核心部件,内部结构极其复杂,模态测试作为一种试验的方法,在获取结构动力学特性中具有重要的作用。连续扫描激光多普勒测振技术(CSLDV)作为一种非接触测振方式,可以高效率地测试结构高分辨率的工作变形(ODS)。目前该技术多运用于板、梁、圆盘等形状规则的基础结构以及扇形叶片等接近于规则形状的无缺失的结构,因此本文研究了对于非完整区域,即含孔结构表面的连续扫描测试方法。本文主要研究了含缺孔结构的高耗能连续扫描激光多普勒测试方法,并进一步将该技术运用于包含孔洞的薄壁圆筒结构的连续扫描测试中。首先,针对结构表面含有矩形缺孔的工况,提出了两种测试方法——路径规划法和分区域测量法,实现了包含任意矩形缺孔结构的连续扫描测试。根据路径规划法,可以使激光有效的避开缺孔位置对结构表面进行全域连续扫描测试;对于分区域测量法,通过对各子区域振型的修正处理,利用振型拼接法重构出整体结构的工作变形。其次,对于结构表面含有圆形缺孔的工况,将两种方法进行了拓展,其中路径规划法通过边界条件确定扫描路径,分区域测量法在原有基础上针对圆孔区域引入了螺线式扫描,成功实现了该类结构的连续扫描激光多普勒测试。然后,文中分别以带有不同数量矩形缺孔、圆孔缺孔的平板结构为例进行了实验验证,与有限元仿真计算结果相比,二者MAC值均在0.95以上。另外,研究了基于旋转平台进行完整薄壁圆筒结构连续扫描测试的方法,测量侧边二维振型后通过坐标转换得到圆筒实际振型结果。最后,将针对带孔结构的测试方法拓展应用于薄壁圆筒结构的连续扫描测试中,在完整无缺孔的薄壁圆筒结构的连续扫描测试基础上,结合提出的含缺孔平板结构的连续扫描激光多普勒测试方法,实现了含有任意矩形缺孔、圆形缺孔的薄壁圆筒结构的连续扫描测试,并且研究了针对任意形状缺孔的路径规划法,主要通过拟合得到缺孔边界的函数表达式,以此为判断依据实现路径的规划。本文将激光连续扫描测试技术的适用范围拓展到含有缺孔结构的测试,促进了CSLDV技术在工程实际中的应用,也为后续实际航空发动机机匣结构的快速测试提供了理论基础。
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