文 献 综 述
摘要：航空发动机被誉为“工业之花”，而涡轮机叶片是其中关键的组件。因为叶片时常工作在高温、高转速的复杂情况下，任何微小状况都会在工作时被急剧放大，其中振动问题是不容忽视的方面。叶片固有振动频率是振动的重要参数，人们通过实验已经发现，当叶片转速达到一定程度，系统特征值轨迹有时会发生转向，这就是所谓的“频率转向”现象。现叶片设计一般是小展弦比，频率结构和不同模态间的耦合比较复杂。会发生“频率转向”的叶片与其它叶片拥有不同的，独有的耦合和振型特征。随着有限元分析软件的完善，已经能够很好地模拟小展弦比叶片在高转速下的频率特征和振型，从而寻找发生频率转向时的特征转速。
关键词：振动频率，频率转向，有限元分析，特征转速
1 前言
航空发动机相关的研究最早起源于19世纪末，人们在使用内燃机时，就想着将其推广到飞机上作为动力装置。现在的喷气式发动机（图1）经压气机形成的高压气体在燃烧室与燃料混合，被点燃后产生高温，通过涡轮机从喷口喷出，从而产生动力推动飞机。这个过程中，叶片不断受到脉动气流的影响，产生振动，当激振力频率等于叶片固有频率时就会发生共振，导致疲劳损坏。本次毕业设计着重于频率和振型，探讨叶片的“频率转向”问题，其表现为当结构参数变化时，在某一区域，两特征值曲线接近，交叉，分离的现象。“频率转向”是系统特征值轨迹的转向，是振动问题中的特例。
图一 喷气式发动机简图
由于缺少涡轮叶片的测试品，加之发动机叶片处于高速旋转状态，对航空发动机叶片的振动测试实验难以开展。结合课题研究条件，我们采用有限元分析软件ANSYS来开展数值仿真实验，它是目前运用最广泛的商用有限元软件，其计算结果将为实际航空发动机项目提供可信的数据。根据结构的尺寸，建立小展弦比叶片模型。叶片类似于悬臂梁结构，一端固定，一段自由。同时建立刚度和质量矩阵，模拟叶片在离心刚化下的振动状态，求出“频率转向”时的特征转速，为发动机叶片的故障分析和振动测试提供理论依据。
山上
