強(qiáng)度及振動(dòng) 課件 Chapter 4

1、2022-5-61Structural Strength and Vibration inAircraft Gas Turbine Engines Chapter 4 Vibrations of Disc and Shells ( () )航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度與振動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度與振動(dòng)2022-5-62主要內(nèi)容主要內(nèi)容 4 .1圓盤(pán)振動(dòng)1圓盤(pán)振動(dòng)的形式2薄等厚圓盤(pán)的自振頻率3動(dòng)波(行波)4影響盤(pán)自振頻率的因素5盤(pán)振動(dòng)的激振力6盤(pán)共振特性 4.2殼體振動(dòng)概述2022-5-631圓盤(pán)振動(dòng)的形式圓盤(pán)振動(dòng)的形式 薄盤(pán)彎曲振動(dòng)： 第一類(節(jié)圓)振動(dòng)：傘形振動(dòng)全部節(jié)線為同心圓；振動(dòng)對(duì)稱于中心； 第二類(節(jié)徑)振

2、動(dòng)：扇形振動(dòng)全部節(jié)線為沿盤(pán)面徑向分布的直線；較節(jié)圓振動(dòng)危險(xiǎn)； 第三類(復(fù)合)振動(dòng)：傘形+扇形振動(dòng)頻率較高2022-5-642022-5-65零節(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(dòng)振動(dòng)2022-5-66零節(jié)徑的一階(零節(jié)圓)、二階(一節(jié)圓)振動(dòng)2022-5-67徑徑零節(jié)圓的1、2、3、4節(jié)徑振動(dòng)2022-5-68具有節(jié)徑和節(jié)圓的復(fù)合振動(dòng)具有節(jié)徑和節(jié)圓的復(fù)合振動(dòng)2022-5-692薄等厚圓盤(pán)的自振頻率薄等厚圓盤(pán)的自振頻率 據(jù)板殼理論，等厚圓盤(pán)(半徑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

3、比, 為振型系數(shù)，可查表。n圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)角速度，則圓盤(pán)動(dòng)頻2Dhr3212(1)EhD22dB2022-5-610中心固定圓盤(pán)的振型系數(shù)中心固定圓盤(pán)的振型系數(shù) ns012313.7505.410.35229.9120.2830.4853.4334.76-453.5-2022-5-611圓盤(pán)振型與振頻序列圖圓盤(pán)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,Hz2022-5-6123輪盤(pán)的動(dòng)波輪盤(pán)的動(dòng)波(行波行波)振動(dòng)振動(dòng) 行波振動(dòng)：節(jié)徑線相對(duì)盤(pán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的扇形振動(dòng)行波振動(dòng)：節(jié)徑線相對(duì)盤(pán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的扇形振動(dòng) 極坐標(biāo)系（r,t）,節(jié)線上的位移w (r,t):012122( , ,

4、 )( , )cos( )coscoscos()cos()2()()0dddddw rtw rtu rmtumtmtmmmmm 順行波 ；逆行波；駐波臨界轉(zhuǎn)速相對(duì)振動(dòng)角頻率2022-5-613輪盤(pán)行波振動(dòng)示意圖輪盤(pán)行波振動(dòng)示意圖AAA順行波逆行波駐波2022-5-6144影響盤(pán)自振頻率的因素影響盤(pán)自振頻率的因素 葉片對(duì)盤(pán)自振頻率的影響 離心力的影響 溫度對(duì)輪盤(pán)自振頻率的影響2022-5-6155盤(pán)振動(dòng)的激振力盤(pán)振動(dòng)的激振力 葉片受到周期性變化的氣體力傳給盤(pán)； 其他零件的力通過(guò)聯(lián)接環(huán)或軸傳給盤(pán)； 盤(pán)面氣體壓力不均，或有周期性變化。2022-5-6166共振特性共振特性 激振力頻率 共振時(shí)BBfz

5、 n2/()BBvresffnfzKBZ為結(jié)構(gòu)系數(shù)，正整數(shù)fv是行波振動(dòng)頻率2022-5-617振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系2022-5-6184.2殼體振動(dòng)概述殼體振動(dòng)概述 1概述 2薄殼自振頻率計(jì)算 3如何消除殼體振動(dòng)2022-5-6191 概述概述 引起發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)殼體類零部件振動(dòng)的原因：火焰筒內(nèi)燃起壓力擺動(dòng)燃燒不均振蕩燃燒 發(fā)生振動(dòng)的殼體類零件火焰筒火焰筒外套加力筒體2022-5-6202薄殼自振頻率計(jì)算薄殼自振頻率計(jì)算 關(guān)于軸線對(duì)稱的振動(dòng)：若h/R1，則p2=E/R2(p與階次幾乎無(wú)關(guān),即薄殼自振頻譜密集,且經(jīng)驗(yàn)表明此類振動(dòng)最危險(xiǎn)) 橫截面內(nèi)的振動(dòng)： 橫向彎曲振動(dòng)(截面無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng))22222421(1)12(1)(1)EhmmpRmm為振