《整體葉盤動力學特性及其硬塗層阻尼減振設計方法》是依託大連理工大學,由翟敬宇擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：整體葉盤動力學特性及其硬塗層阻尼減振設計方法
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：翟敬宇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
整體葉盤是航空發動機的一種新型結構部件，與傳統榫連線輪盤相比，整體葉盤的盤體更薄，盤葉剛度相近，因此盤葉耦合振動問題更為突出。同時無榫結構設計減少了連線與接觸摩擦界面，從而大大降低了整體葉盤的振動阻尼，因此當發動機處於惡劣的工作環境下，整體葉盤結構處於高振動水平，甚至發生共振，從而導致高周疲勞失效。因此需要針對整體葉盤的減振發展新的減振技術。本項目針對整體葉盤提出硬塗層阻尼減振技術，構建考慮彈性連線條件和硬塗層非線性特性的整體葉盤動力學模型，研究硬塗層整體葉盤的動力學特性和典型載荷條件下的振動回響；提出整體葉盤的硬塗層阻尼減振設計方法，探討阻尼減振機理，揭示阻尼參數對整體葉盤振動特性的影響機制。本項目研究成果將為航空發動機整體葉盤的設計和使用提供理論指導，有助於提高我國航空發動機的設計水平及運行穩定性。
結題摘要
整體葉盤是航空發動機的新型結構件，由於缺少阻尼措施，整體葉盤的振動複雜及疲勞破壞問題極為突出，並且整體葉盤損傷修復難度較高。 本項目採用解析分析、數值計算與試驗測試相結合的方法，重點研究了整體葉盤和硬塗層整體葉盤的動力學特性與振動行為，分析了硬塗層的阻尼減振機理，完成了面向整體葉盤減振的硬塗層參數與布局多目標動態最佳化設計和失諧整體葉盤的硬塗層主動失諧設計等內容。 項目考慮整體葉盤的結構特徵與硬塗層阻尼的材料特性，基於改進的層合結構振動理論提出了塗覆硬塗層的整體葉盤動力學建模方法，獲得了塗覆硬塗層的整體葉盤的固有頻率、模態損耗因子以及頻率回響，揭示了硬塗層材料參數和厚度對整體葉盤振動抑制的規律，以及整體葉盤的結構參數對硬塗層整體葉盤整體結構的綜合阻尼特性的影響規律。基於Kriging模型和有限元模型，分別採用改進非支配排序遺傳算法以及漸進最佳化算法，提出了以模態損耗因子最大和對原整體葉盤的固有頻率影響以及增重最小為最佳化目標的硬塗層參數與布局的多目標動態最佳化設計方法。 以降低失諧整體葉盤的振動局部化程度、提高對出現隨機失諧導致整體葉盤振動局部化和振幅放大等不利影響的魯棒性為目的，在確定硬塗層阻尼對失諧整體葉盤模態局部化和強迫振動回響具有改善效果的基礎上，創新性地提出了採用硬塗層對整體葉盤進行主動失諧設計的方法。 項目研究成果對掌握考慮結構特徵的硬塗層整體葉盤動力學建模與耦合共振分析，為整體葉盤的硬塗層阻尼最佳化設計提供了重要的理論支撐，可以為提高先進航空發動機整體葉盤的動力學設計水平、提高其運行安全性提供參考和技術指導。
