基于半解析谐波平衡方法的航空发动机整机系统非线性振动特性研究

【类型】会议论文

【作者】陈毅  侯磊  陈予恕. 

【会议名称】第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集

【日期】[2023

【关键词】 非线性振动 双稳态 半解析谐波平衡方法 高维复杂非线性

【摘 要】针对含有复杂非线性因素的航空发动机整机系统,提出了一种半解析谐波平衡方法,求解分析其非线性振动特性。综合考虑高低压转子不平衡激励和中介轴承恢复力非线性(包括分数指数函数、间隙、变刚度激励),建立了包含284自由度的整机系统有限元模型。通过改进谐波平衡法,结合快速Fourier变换,发展高维复杂非线性振动方程的半解析求解方法,实现Jacobian矩阵的高效程序化计算。通过系统的三维幅频响应、各节点的幅频响应曲线、各频率成分对应的幅频响应、双转子的轴心轨迹等,分析了系统各部分(高低压转子和内外机匣)的主共振响应特性。系统的幅频响应中存在明显的振动跳跃、双稳态和共振滞后现象。对中介轴承动载荷的分析结果表明,中介轴承动载荷对应的幅频响应中的非线性特性和转子系统的振动响应幅频响应中的是一致的。增加中介轴承间隙,系统在主共振区的双稳态特性会更加明显。与Newmark方法相比,改进的半解析方法的求解效率提高15倍,且能获得系统的不稳定周期解,更适用于开展深入的非线性机理研究。