典型叶盘结构的故障识别与定位技术研究

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航空发动机被誉为飞机的“心脏”,而叶盘(叶片-轮盘)在发动机的正常运转中起着举足轻重的作用。若叶盘发生损伤故障,则对飞机的安全飞行造成严重威胁。采用合理有效的损伤检测方法对叶盘结构的损伤故障识别十分关键。针对发动机叶盘的损伤故障,文章主要从曲率模态、模态应变能和实验验证三方面进行研究优化,为叶盘的故障识别定位提供依据。首先,介绍了航空发动机叶盘损伤的研究背景和意义,并且对国内外损伤故障的识别方法进行研究分析,重点介绍了曲率模态和模态应变能理论,为叶盘的故障识别定位研究奠定基础,并对航空发动机复杂的叶片结构进行简化,建立三维叶盘模型。其次,根据振动特性理论,建立曲率模态识别模型对叶盘结构的叶身、前缘等不同的损伤位置和不同的损伤程度进行识别定位;提出改进的曲率识别模型,对叶片的端部损伤故障进行识别研究,取得良好的识别效果。利用模态应变能理论的损伤识别方法,推导了基于模态应变能变化率和模态应变能密度差理论对损伤的识别机理,从能量的角度对结构单元故障进行判别,以叶盘模型作为算例进行分析,同时与曲率模态进行对比,实现了从多种角度对叶盘故障的识别与定位。最后,搭建以叶盘为对象的振动测试实验台,通过对比故障叶片和非故障叶片的数据结果,验证理论方法的正确性和可行性。这为航空发动机叶盘的故障检测提供了重大的参考价值。
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