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某型航空发动机转子支承动刚度的有限元分析

作　者: 景晓东
导　师: 王克明
学　校:
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 航空发动机静子支承系统支承刚度动刚度动力特性
分类号: V231.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

航空发动机静子支承系统的动力学特性研究对航空发动机转子动力特性有着重要的意义。要研究转子动力特性尤其是临界转速、振型以及传递特性等，都需要得到准确的静子支承系统的动力特性。针对这一问题，本文应用有限元方法对某型航空发动机静子支承系统的动力学特性以及动刚度进行了详细计算与分析。文中首先论述了有限元法中的结构动力学分析基本理论，并且对某型航空发动机静子支承系统的复杂结构怎样简化问题进行了探讨，根据某型发动机图纸利用UG软件建立了静子支承系统的模型。利用ANSYS软件对该模型进行了模态计算，得到前五十阶模态频率和振型。在模态分析的基础上，对静子支承系统进行谐响应分析，求得发动机静子支承系统的前支承、中支承及后支承在简谐激振力下的频率响应曲线。根据动刚度的定义利用MATALB软件编程计算出静子支承系统前支承、中支承及后支承处动刚度曲线，并根据所求得的动刚度曲线拟合出动刚度的计算公式。最后将求得的各支承动刚度代入求解发动机临界转速程序，计算得到发动机临界转速并将其与发动机技术使用说明书中的临界转速对比，结果比较接近。分析表明，本文所采用的有限元法分析某型航空发动机静子支承系统动力特性是可行的，计算结果是合理的，本文所采用的计算和分析方法对该类型航空发动机静子支承系统动力特性分析具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-16
  1.1 课题研究的背景及意义  12
  1.2 动刚度分析方法特点  12-14
  1.3 课题的研究内容及研究方法  14-16
    1.3.1 课题的研究内容  14
    1.3.2 课题的研究方法  14-16
第2章转子支承动刚度分析的有限元理论与方法  16-33
  2.1 引言  16
  2.2 有限元法基本理论  16-25
    2.2.1 有限元方法的基本求解步骤  16-17
    2.2.2 线弹性有限元分析  17-20
    2.2.3 线弹性问题基本方程  20-24
    2.2.4 有限元解的收敛条件  24-25
  2.3 有限元模态分析方法  25-28
    2.3.1 有限元模态提取方法  25
    2.3.2 Block Lanczos 法基本原理  25-28
  2.4 有限元谐响应计算方法  28-30
  2.5 动刚度的确定方法  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章某型航空发动机静子支承结构模型的建立  33-53
  3.1 引言  33
  3.2 某型航空发动机转子支承系统有限元分析建模原则  33-34
  3.3 某型航空发动机简介  34-39
  3.4 航空发动机静子支承系统有限元模型建立的基本过程  39-52
    3.4.1 静子叶片模型简化合理性分析  40-44
    3.4.2 航空发动机静子支承系统结构的简化  44-45
    3.4.3 航空发动机静子支承系统幅板结构的模型简化  45
    3.4.4 航空发动机静子支承系统压气机静子结构的模型简化  45-47
    3.4.5 某型航空发动机静子支承系统压气机后机匣结构模型简化  47-48
    3.4.6 某型航空发动机静子支承系统扩散器结构模型简化  48-50
    3.4.7 某型航空发动机静子支承系统可调喷口结构模型简化  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章某型航空发动机静子支承系统动力特性分析  53-62
  4.1 引言  53
  4.2 ANSYS软件简介  53-54
  4.3 某型航空发动机静子支承系统模态分析  54-62
    4.3.1 单元类型的选择  54-55
    4.3.2 单元网格的划分原则  55-58
    4.3.3 边界条件的确定  58-62
第5章某型航空发动机静子支承结构的谐响应分析  62-70
  5.1 航空发动机静子支承系统结构载荷的确定  62-69
    5.1.1 航空发动机静子支承系统前支承谐响应分析  63-65
    5.1.2 航空发动机静子支承系统中支承谐响应分析  65-67
    5.1.3 航空发动机静子支承系统后支承谐响应分析  67-69
  5.2 本章小结  69-70
第6章某型航空发动机静子支承系统支承动刚度计算  70-78
  6.1 引言  70
  6.2 某型航空发动机静子支承系统支承动刚度计算  70-75
    6.2.1 航空发动机静子支承系统前支承动刚度计算  70-72
    6.2.2 航空发动机静子支承系统中支承动刚度计算  72-73
    6.2.3 航空发动机静子支承系统后支承动刚度计算  73-75
  6.4 支承动刚度的验证  75
  6.5 支承动刚度公式的确定  75-76
  6.6 本章小结  76-78
结论  78-80
附录Ⅰ 动刚度计算程序清单  80-81
附录Ⅱ 某型航空发动机静子支承系统前十阶模态振型图  81-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
读硕士期间发表(含录用)的学术论文  94

某型航空发动机转子支承动刚度的有限元分析

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