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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 十片的有限元模型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