航空发动机变刚度支架设计及振动控制

【类型】会议论文

【作者】张亦弛  路宽  杨洋  王子尧  程晖  傅超. 

【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】 航空发动机支架 振动控制 形状记忆合金 可变刚度 拓扑优化

【摘 要】航空发动机连接结构振动故障会严重影响发动机的正常运行甚至造成机毁人亡的惨剧,需要采取一定的减振或隔振措施。航空发动机支架是至关重要的连接件,其位于机匣和附件之间,起到关键的支撑和传递载荷的作用。由于支架自身结构和尺寸的限制,传统减振方法不适用于支架结构。针对此问题,本文基于形状记忆合金材料设计了一种刚度可变的航空发动机支架,以此避开共振频率,实现航空发动机附件系统的主动减振。首先根据机匣和附件的相对位置建立支架初始模型并进行拓扑优化,在满足强度的要求下大幅减轻支架质量。之后将支架部分材料使用形状记忆合金进行替换完成了变刚度设计,并分析了温度对支架变形、应力及刚度的影响。最后将所设计的变刚度支架用于航空发动机机匣-支架-附件系统,建立了一体化有限元模型并求解其动力学响应。在单一及耦合故障激励频率下研究了变刚度支架对附件系统的减振效果,最后进行了不同温度下的扫频仿真,获得了系统共振频率及幅值随温度的变化规律,对航空发动机支架减振设计具有一定的指导意义。