论文摘要：微小叶盘结构耦合振动规律研究

叶盘结构是航空发动机的关键部件。绝大多数叶片-轮盘结构故障是振动引起的疲劳失效。随着叶片-轮盘结构设计的不断改进，轮盘设计得更加轻、薄。导致轮盘的刚度在某些情况下和叶片的刚度处于同一量级，因此使叶盘结构的耦合振动变得尤为突出。宏观叶盘结构复杂，计算分析工作量巨大，且其加工难度大、激振困难，要开展相应的振动试验研究也非常困难。

根据宏观叶盘结构，结合微观结构振动特性，设计了微小叶盘。以微小叶盘的一节径一阶模态振动作为研究对象，建立微小叶盘的有限元模型，并通过相应的模态分析和谐响应分析，选取了叶片与叶盘最大响应值之比M作为表征叶盘-叶片相对刚度的参数，分析了其对叶盘耦合振动和响应特性的影响规律。

设计了基于静电激励的微小叶盘振动试验方案，并搭建振动实验台。利用电机高速旋转带动电极板，以实现对微小叶盘的周期激振力，使微小叶盘产生一节径一阶耦合振动，利用全场应变仪对微小叶盘振动进行观测。得到微小叶盘一节径一阶耦合振动时的振动频率和振幅值，并将振动试验结果与数值计算结果进行对比分析，得到了相对刚度与叶盘耦合振动的影响规律。通过对宏观真实叶盘结构振动的分析，结合宏观叶盘结构与微小叶盘的关联性，验证了相对刚度与叶盘耦合振动的关系。

本文利用微小叶盘结构简单、加工方便且易于激振等优点，根据宏观叶盘的结构特点和振动特性，针对微小叶盘结构中叶片和轮盘的刚度展开研究，将叶片-叶盘的最大挠度值之比M作为表征叶盘结构中叶片和轮盘相对刚度的参数，采用数值模拟计算和振动实验研究相结合的方案研究微小叶盘结构耦合振动规律，得到叶盘-叶片相对刚度与叶盘振动幅值的关系。在实际叶盘结构的设计与研究中，将叶盘-叶片相对刚度M设计在0.2左右，可以提高叶盘结构的整体刚度，以避免叶盘结构耦合振动的产生。为宏观叶盘结构的振动设计和分析提供新的思路和方法。

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