强度与振动 课件 Chapter 4.ppt

Structural Strength and Vibration inAircraft Gas Turbine Engines Chapter 4 Vibrations of Disc and Shells  (盘和壳体的振动) 主要内容 4 .1圆盘振动 1圆盘振动的形式 2薄等厚圆盘的自振频率 3动波(行波) 4影响盘自振频率的因素 5盘振动的激振力 6盘共振特性 4.2壳体振动概述 1圆盘振动的形式 薄盘弯曲振动： 第一类(节圆)振动：伞形振动 全部节线为同心圆； 振动对称于中心； 第二类(节径)振动：扇形振动 全部节线为沿盘面径向分布的直线； 较节圆振动危险； 第三类(复合)振动：伞形+扇形振动 频率较高 中心固定的圆盘伞形(节圆)振动 中心固定的圆盘伞形(节圆)振动 零节径的一阶(零节圆)、二阶(一节圆) 、三阶(二节圆)振动 边缘固定的圆盘伞形(节圆)振动 零节径的一阶(零节圆)、二阶(一节圆)振动 中心固定的圆盘扇形(节径)振动 零节圆的1、2、3、4节径振动 具有节径和节圆的复合振动 2薄等厚圆盘的自振频率 据板壳理论，等厚圆盘(半径r,厚度h,r/h5)，自振频率： 其中ρ为密度， 为抗挠刚度，E,v分别为弹性模量和泊松比, 为振型系数，可查表。 圆盘旋转角速度Ω，则圆盘动频 中心固定圆盘的振型系数 圆盘振型与振频序列图 3轮盘的动波(行波)振动 行波振动：节径线相对盘产生转动的扇形振动 极坐标系（r,θ,t）,节线上的位移w (r,θ,t): 轮盘行波振动示意图 4影响盘自振频率的因素 叶片对盘自振频率的影响 离心力的影响 温度对轮盘自振频率的影响 5盘振动的激振力 叶片受到周期性变化的气体力传给盘； 其他零件的力通过联接环或轴传给盘； 盘面气体压力不均，或有周期性变化。 6共振特性 激振力频率 共振时 振动频率与旋转速度的关系 4.2壳体振动概述 1概述 2薄壳自振频率计算 3如何消除壳体振动 1 概述 引起发动机内壳体类零部件振动的原因： 火焰筒内燃起压力摆动 燃烧不均 振荡燃烧 发生振动的壳体类零件 火焰筒 火焰筒外套 加力筒体 2薄壳自振频率计算 关于轴线对称的振动： 若h/R1，则p2=E/ρR2(p与阶次几乎无关,即薄壳自振频谱密集,且经验表明此类振动最危险) 横截面内的振动： 横向弯曲振动(截面无转动) 3 如何消除壳体振动 措施： 消除或减弱气体激振力 消除振荡燃烧 改进压气机结构 改变壳体的结构尺寸 采用阻尼系数高的材料 School of Jet Propulsion, BUAA 航空发动机强度与振动 符号标记约定：节圆数/节径数=s/n 0/0：零节圆的一阶振动 1/0：一个节圆的二阶振动 - - - 53.5 4 - - - 34.76 3 53.4 30.48 20.28 29.91 2 10.35 5.4 0 3.75 1 3 2 1 0 n s 一节圆s=1 三节圆s=3 二节圆s=2 f,Hz 相对振动角频率 A A A 顺行波 逆行波 驻波 Z为结构系数，正整数 fv是行波振动频率 m为振型的波数