旋转叶片 机匣系统碰摩动力学
作者： 马辉 著
出版时间：2017年版
内容简介
本书以叶片-机匣碰摩系统为研究对象，建立了悬臂梁、悬臂板、盘片结构、转子-叶片和转子-盘片结构动力学模型，推导了叶片-弹性机匣碰摩力模型，分析了叶片-机匣碰摩对叶片、转子、机匣振动以及榫连接触特性的影响，并通过模型实验，验证了所开发模型的有效性。
目录
前言 第1章 绪论 1 1.1 目的及意义 1 1.2 国内外研究现状 3 1.2.1 叶片-机匣碰摩模型研究 3 1.2.2 悬臂叶片碰摩动力学特性研究 11 1.2.3 旋转带冠叶片碰撞动力学特性研究 12 1.2.4 盘片及转子-盘片系统叶尖碰摩动力学特性研究 12 1.2.5 叶片-机匣碰摩实验研究现状 14 1.3 本书的主要内容 16 参考文献 17 第2章 旋转叶片动力学建模 22 2.1 概述 22 2.2 旋转悬臂梁动力学模型 22 2.2.1 旋转叶片运动微分方程 22 2.2.2 旋转叶片连续系统离散动力学方程 25 2.3 旋转悬臂板动力学模型 28 参考文献 33 第3章 转子-叶片耦合系统动力学建模及模型验证 34 3.1 概述 34 3.2 转子-叶片耦合系统动力学模型 34 3.2.1 转子-叶片耦合系统运动微分方程 34 3.2.2 转子-叶片耦合系统矩阵组集 43 3.3 基于固有特性的模型验证 49 3.4 本章小结 61 参考文献 61 第4章 旋转叶片-弹性机匣碰摩模型及模型验证 62 4.1 概述 62 4.2 叶片-机匣碰摩模型 63 4.2.1 叶片-机匣碰摩模型推导 63 4.2.2 不同参数对碰摩力的影响 66 4.3 叶片-机匣碰摩实验 69 4.3.1 实验设备 69 4.3.2 实验结果 70 4.4 基于准静态碰摩力的仿真及实验结果对比 73 4.4.1 不同尺寸叶片碰摩力结果分析 73 4.4.2 不同转速下碰摩力结果分析 74 4.4.3 本章模型与现有模型的比较 75 4.5 动态碰摩力仿真 76 4.5.1 机匣动力学模型 76 4.5.2 旋转叶片的动态法向碰摩力 77 4.6 本章小结 79 参考文献 80 第5章 基于悬臂梁理论的叶片-机匣碰摩动力学 81 5.1 概述 81 5.2 旋转叶片模型建立与验证 81 5.2.1 旋转叶片动力学模型 81 5.2.2 基于固有特性及响应的模型验证 82 5.3 考虑叶尖碰摩的旋转叶片动力学模型 83 5.4 考虑叶尖碰摩的旋转叶片振动响应分析 85 5.4.1 静态不对中的影响 85 5.4.2 机匣刚度的影响 88 5.4.3 机匣变形的影响 90 5.5 本章小结 92 第6章 旋转带冠叶片碰撞动力学 93 6.1 概述 93 6.2 旋转带冠叶片模型建立与验证 93 6.2.1 旋转带冠叶片动力学模型 94 6.2.2 考虑碰撞带冠叶片动力学模型 98 6.2.3 基于固有特性及响应的模型验证 98 6.3 不同参数对碰撞振动响应的影响 100 6.3.1 冠间间隙对系统响应的影响 100 6.3.2 叶片转速对系统响应的影响 105 6.3.3 气动力幅值对系统响应的影响 107 6.4 本章小结 109 参考文献 109 第7章 基于悬臂板理论的叶片-机匣碰摩动力学 110 7.1 概述 110 7.2 基于固有特性的悬臂板叶片模型验证 110 7.3 含不对中的叶片-机匣碰摩模型 112 7.4 叶片-机匣碰摩导致的振动响应分析 113 7.4.1 机匣刚度的影响 114 7.4.2 不对中的影响 118 7.4.3 叶片-机匣最小间隙的影响 119 7.5 本章小结 120 第8章 基于变厚度壳的叶片-机匣碰摩动力学 122 8.1 概述 122 8.2 基于变厚度壳的叶片有限元模型 122 8.3 叶片固有特性分析 124 8.4 叶片-机匣碰摩模型 126 8.5 叶片-机匣碰摩动力学特性分析 129 8.5.1 气动力幅值的影响 131 8.5.2 静态不对中的影响 135 8.5.3 机匣刚度的影响 138 8.5.4 叶片气动力频率的影响 141 8.6 本章小结 143 第9章 不同叶片模型对叶尖碰摩动力学特性的影响 144 9.1 概述 144 9.2 叶片有限元模型及叶片-机匣碰摩模型 144 9.2.1 叶片的有限元模型 144 9.2.2 考虑叶片和机匣宽度的叶片-机匣碰摩模型 145 9.3 无碰摩情况下4种叶片模型动力学特性分析 146 9.4 4种叶片模型叶尖碰摩动力学特性分析 152 9.4.1 基于梁模型的碰摩响应分析 153 9.4.2 基于等厚度直板模型的碰摩响应分析 154 9.4.3 基于等厚度扭板模型的碰摩响应分析 155 9.4.4 基于变厚度壳模型的碰摩响应分析 158 9.5 本章小结 161 参考文献 161 第10章 榫连盘片结构叶尖-机匣碰摩动力学 162 10.1 概述 162 10.2 盘片有限元模型及简化的叶尖碰摩力模型 162 10.2.1 盘片有限元模型 162 10.2.2 模拟叶尖局部碰摩的脉冲力模型 164 10.3 考虑叶尖碰摩的叶片动力学及榫连接触特性分析 165 10.3.1 转速的影响 165 10.3.2 侵入量的影响 173 10.4 本章小结 177 参考文献 178 第11章 转子-叶片-机匣系统碰摩动力学 179 11.1 概述 179 11.2 转子-叶片-机匣系统碰摩动力学模型 179 11.3 不同碰摩力模型对系统碰摩响应的影响 183 11.4 不同参数对单叶片碰摩响应的影响 185 11.4.1 机匣质量对系统碰摩响应的影响 185 11.4.2 机匣刚度对系统碰摩响应的影响 187 11.5 不同参数对多叶片碰摩响应的影响 189 11.5.1 转速对碰摩的影响 189 11.5.2 不同叶片数对碰摩的影响 192 11.6 仿真与实验结果对比分析 193 11.7 本章小结 202 参考文献 202 第12章 转轴-盘片-机匣系统叶尖碰摩动力学 203 12.1 概述 203 12.2 考虑叶尖碰摩的转轴-盘片系统动力学模型 203 12.2.1 转轴-盘片系统有限元模型 203 12.2.2 含叶尖碰摩的转轴-盘片-机匣系统有限元模型 205 12.2.3 基于固有特性的模型验证 207 12.3 转轴-盘片-机匣系统碰摩振动响应分析 212 12.3.1 转速的影响 214 12.3.2 安装角的影响 217 12.3.3 机匣刚度的影响 219 12.4 本章小结 224 参考文献 225 附录A 悬臂板相关矩阵附录 226 附录B 转子-叶片相关矩阵附录 231 附录B.1 叶片矩阵元素表达式 231 附录B.2 叶片-转子耦合矩阵元素表达式 232 附录B.3 叶片-转子附加矩阵元素表达式 234 附录B.4 叶片-转子非线性力向量元素表达式 237 彩图
