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- 航空发动机机匣模型确认与动力学特性研究
- 作者： 马双超 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机机匣 模型修正 有限元建模 模态测试 灵敏度分析
- 描述： 航空发动机机匣是航空发动机的重要组成部分，其动力学特性对发动机转子的临界转速以及发动机的整机动力学特性具有重要影响，准确建立机匣的模型是进行航空发动机整机动力学分析的基础。然而，由于建模过程中的一些不确定性因素，机匣的有限元分析结果与试验结果之间常常存在一定的偏差。为此，本文以某航空发动机机匣为对象，研究了通过模型确认过程来提高有限元分析精度的方法。首先系统的阐述了动力学模型确认过程的基本理论和方法，并着重研究了测试计划、修正参数选择以及模型修正等关键技术。在测试计划中，研究了最优悬挂位置、测量点以及激励点选择的问题。在修正参数选择方面，在基于等效模态应变/动能误差源定位方法的基础上，提出了结合实际结构测试数据的改进方法。在模型修正方面，研究了基于一阶优化方法进行模型修正的技术。基于以上模型确认理论和方法，对一个典型的航空发动机螺栓连接机匣有限元模型进行了修正。修正连接机匣时，采用了分步修正的策略，即首先分别对单个机匣有限元模型进行修正，得到其可靠的有限元模型，然后应用装配结构的模态测试数据着重对连接件进行修正，得到修正的装配结构有限元模型。在模拟螺栓连接时，本文采用了薄层单元建模的方法，通过调整薄层单元的材料参数来识别连接处的实际刚度。修正后有限元模型的分析结果与试验结果相一致，可以应用在后续的整机动力学分析等方面。最后，通过试验研究了螺栓连接对连接机匣动力学特性的影响。试验结果表明连接结构的固有频率会随着连接刚度的增大而增大，并会逐渐趋于某一固定值。通过机匣的反复拆装试验也可以看出，装配不确定性会使机匣的振动特性也会表现出显著的不确定性。