強(qiáng)度與振動 課件 Chapter 4

1、2022年5月11日星期三1Structural Strength and Vibration inAircraft Gas Turbine Engines Chapter 4 Vibrations of Disc and Shells ( () )航空發(fā)動機(jī)強(qiáng)度與振動航空發(fā)動機(jī)強(qiáng)度與振動2022年5月11日星期三2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 4 .1圓盤振動1圓盤振動的形式2薄等厚圓盤的自振頻率3動波(行波)4影響盤自振頻率的因素5盤振動的激振力6盤共振特性 4.2殼體振動概述2022年5月11日星期三31圓盤振動的形式圓盤振動的形式 薄盤彎曲振動： 第一類(節(jié)圓)振動：傘形振動全部節(jié)線為同心圓；振動

2、對稱于中心； 第二類(節(jié)徑)振動：扇形振動全部節(jié)線為沿盤面徑向分布的直線；較節(jié)圓振動危險； 第三類(復(fù)合)振動：傘形+扇形振動頻率較高2022年5月11日星期三42022年5月11日星期三5零節(jié)徑的一階零節(jié)徑的一階(零節(jié)圓零節(jié)圓)、二階、二階(一節(jié)圓一節(jié)圓) 、三階、三階(二節(jié)圓二節(jié)圓)振動振動2022年5月11日星期三6零節(jié)徑的一階(零節(jié)圓)、二階(一節(jié)圓)振動2022年5月11日星期三7徑徑零節(jié)圓的1、2、3、4節(jié)徑振動2022年5月11日星期三8具有節(jié)徑和節(jié)圓的復(fù)合振動具有節(jié)徑和節(jié)圓的復(fù)合振動2022年5月11日星期三92薄等厚圓盤的自振頻率薄等厚圓盤的自振頻率 據(jù)板殼理論，等厚圓盤(半

3、徑r,厚度h,r/h5)，自振頻率： 其中為密度， 為抗撓剛度，E,v分別為彈性模量和泊松比, 為振型系數(shù)，可查表。n圓盤旋轉(zhuǎn)角速度，則圓盤動頻2Dhr3212(1)EhD22dB2022年5月11日星期三10中心固定圓盤的振型系數(shù)中心固定圓盤的振型系數(shù) ns012313.7505.410.35229.9120.2830.4853.4334.76-453.5-2022年5月11日星期三11圓盤振型與振頻序列圖圓盤振型與振頻序列圖一節(jié)圓一節(jié)圓s=1三節(jié)圓三節(jié)圓s=3二節(jié)圓二節(jié)圓s=2f,Hz2022年5月11日星期三123輪盤的動波輪盤的動波(行波行波)振動振動 行波振動：節(jié)徑線相對盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的

4、扇形振動行波振動：節(jié)徑線相對盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的扇形振動 極坐標(biāo)系（r,t）,節(jié)線上的位移w (r,t):012122( , , )( , )cos( )coscoscos()cos()2()()0dddddw rtw rtu rmtumtmtmmmmm 順行波 ；逆行波；駐波臨界轉(zhuǎn)速相對振動角頻率2022年5月11日星期三13輪盤行波振動示意圖輪盤行波振動示意圖AAA順行波逆行波駐波2022年5月11日星期三144影響盤自振頻率的因素影響盤自振頻率的因素 葉片對盤自振頻率的影響 離心力的影響 溫度對輪盤自振頻率的影響2022年5月11日星期三155盤振動的激振力盤振動的激振力 葉片受到周期性變化的氣

5、體力傳給盤； 其他零件的力通過聯(lián)接環(huán)或軸傳給盤； 盤面氣體壓力不均，或有周期性變化。2022年5月11日星期三166共振特性共振特性 激振力頻率 共振時BBfz n2/()BBvresffnfzKBZ為結(jié)構(gòu)系數(shù)，正整數(shù)fv是行波振動頻率2022年5月11日星期三17振動頻率與旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系振動頻率與旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系2022年5月11日星期三184.2殼體振動概述殼體振動概述 1概述 2薄殼自振頻率計算 3如何消除殼體振動2022年5月11日星期三191 概述概述 引起發(fā)動機(jī)內(nèi)殼體類零部件振動的原因：火焰筒內(nèi)燃起壓力擺動燃燒不均振蕩燃燒 發(fā)生振動的殼體類零件火焰筒火焰筒外套加力筒體2022年5月11日星期三202薄殼自振頻率計算薄殼自振頻率計算 關(guān)于軸線對稱的振動：若h/R1，則p2=E/R2(p與階次幾乎無關(guān),即薄殼自振頻譜密集,且經(jīng)驗表明此類振動最危險) 橫截面內(nèi)的振動： 橫向彎曲振動(截面無轉(zhuǎn)動)22222421(1)12(1)(1)Ehm mpRmm為