强度与振动 课件 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 ( () )航空发动机强度与振动航空发动机强度与振动2022年5月11日星期三2主要内容主要内容 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2022年5月11日星期三31圆盘振动的形式圆盘振动的形式 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

2、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2022年5月11日星期三42022年5月11日星期三5零节径的一阶零节径的一阶(零节圆零节圆)、二阶、二阶(一节圆一节圆) 、三阶、三阶(二节圆二节圆)振动振动2022年5月11日星期三6零节径的一阶(零节圆)、二阶(一节圆)振动2022年5月11日星期三7径径零节圆的1、2、3、4节径振动2022年5月11日星期三8具有节径和节圆的复合振动具有节径和节圆的复合振动2022年5月11日星期三92薄等厚圆盘的自振频率薄等厚圆盘的自振频率 据板壳理论，等厚圆盘(半

3、径r,厚度h,r/h5)，自振频率： 其中为密度， 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。n圆盘旋转角速度，则圆盘动频2Dhr3212(1)EhD22dB2022年5月11日星期三10中心固定圆盘的振型系数中心固定圆盘的振型系数 ns012313.7505.410.35229.9120.2830.4853.4334.76-453.5-2022年5月11日星期三11圆盘振型与振频序列图圆盘振型与振频序列图一节圆一节圆s=1三节圆三节圆s=3二节圆二节圆s=2f,Hz2022年5月11日星期三123轮盘的动波轮盘的动波(行波行波)振动振动 行波振动：节径线相对盘产生转动的

4、扇形振动行波振动：节径线相对盘产生转动的扇形振动 极坐标系（r,t）,节线上的位移w (r,t):012122( , , )( , )cos( )coscoscos()cos()2()()0dddddw rtw rtu rmtumtmtmmmmm 顺行波 ；逆行波；驻波临界转速相对振动角频率2022年5月11日星期三13轮盘行波振动示意图轮盘行波振动示意图AAA顺行波逆行波驻波2022年5月11日星期三144影响盘自振频率的因素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2022年5月11日星期三155盘振动的激振力盘振动的激振力 叶片受到周期性变化的气

5、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。2022年5月11日星期三166共振特性共振特性 激振力频率 共振时BBfz n2/()BBvresffnfzKBZ为结构系数，正整数fv是行波振动频率2022年5月11日星期三17振动频率与旋转速度的关系振动频率与旋转速度的关系2022年5月11日星期三184.2壳体振动概述壳体振动概述 1概述 2薄壳自振频率计算 3如何消除壳体振动2022年5月11日星期三191 概述概述 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2022年5月11日星期三202薄壳自振频率计算薄壳自振频率计算 关于轴线对称的振动：若h/R1，则p2=E/R2(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)22222421(1)12(1)(1)Ehm mpRmm为