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第1章 概述1

1.1 航空发动机叶盘结构振动与失谐振动局部化1

1.1.1 叶盘结构振动与失谐振动局部化1

1.1.2 叶盘共振和振动响应评价问题3

1.2 叶盘的结构动力学建模技术4

1.2.1 叶盘结构振动分析模型4

1.2.2 失谐的模拟技术6

1.3 叶盘结构的流固耦合分析7

1.3.1 叶盘结构的流固耦合问题7

1.3.2 叶盘结构流体激励的模拟9

1.3.3 叶盘结构的流固耦合方式11

1.4 流体失谐设计与双重失谐振动问题12

1.4.1 流体失谐设计问题12

1.4.2 双重失谐叶盘结构流体激励振动问题13

1.5 结构振动方程代数动力算法14

1.6 科氏力对叶盘结构振动特性的影响17

1.7 本书的主要内容和特点18

第2章 整体叶盘结构振动响应求解方法21

2.1 引言21

2.2 振型叠加法21

2.3 激励叠加法23

2.4 基于时间差分的直接积分法24

2.4.1 算法比较24

2.4.2 Newmark法25

2.4.3 广义α法26

2.5精细积分法27

2.6 常用算法比较29

2.6.1 共振状态29

2.6.2 非共振状态33

2.7 本章小结34

第3章 基于模型双重减缩的失谐叶盘时域响应求解方法35

3.1 引言35

3.2 失谐叶盘结构有限元模型的双重减缩基本原理36

3.2.1 静力减缩原理36

3.2.2 模态减缩原理37

3.3 精细积分时域求解方法38

3.4 板状叶盘结构分析实例41

3.4.1 分析模型和模态特性41

3.4.2 静力减缩一精细积分法的数值结果42

3.4.3 模态减缩-精细积分法的数值结果43

3.4.4 模型双重减缩（DRARM）的数值结果44

3.4.5 DRARM的数值效率45

3.5 典型工程叶盘结构分析实例47

3.6 本章小结50

第4章 整体叶盘结构振动响应分析的代数动力算法52

4.1 引言52

4.2 代数动力算法基本格式53

4.3 基于Krylov子空间的算法54

4.3.1 标准Krylov子空间方法54

4.3.2 重开始的Krylov子空间法55

4.3.3 重开始Krylov子空间法的算法实现56

4.4 基于多项式插值的算法58

4.4.1 插值方法计算矩阵函数的基本思路58

4.4.2 ReLPM方法及其实现过程59

4.4.3 ReLPM方法的算法实现60

4.5 代数动力算法在结构动力学方程时域求解中的应用及其改进63

4.5.1 代数动力算法在结构动力学方程求解中的应用流程63

4.5.2 稳定性问题64

4.5.3 精度和效率问题65

4.5.4 算法的改进措施65

4.6 数值算例66

4.6.1 悬臂板分析实例和算法特点67

4.6.2 叶盘结构分析实例和算法特点70

4.6.3 关于算法效率的说明72

4.7 本章小结73

第5章 基于周期性的叶盘结构振动瞬态响应计算方法74

5.1 引言74

5.2 基于扇区描述的叶盘结构振动方程的建立75

5.2.1 叶盘结构振动方程及其约化75

5.2.2 激励转换78

5.3 谐调叶盘结构瞬态响应求解流程80

5.3.1 系统矩阵的获取80

5.3.2 谐调叶盘结构运动方程的求解流程81

5.4 失谐叶盘结构建模和振动方程的求解流程83

5.4.1 失谐叶盘运动方程的建立83

5.4.2 失谐叶盘的求解策略和求解流程84

5.5 基于周期对称性的模态减缩方法86

5.5.1 扇区模型的模态减缩86

5.5.2 周期对称模型模态减缩方法的计算流程88

5.6 代数动力算法在扇区模型中的应用89

5.7 谐调和失谐叶盘结构瞬态响应分析实例90

5.7.1 谐调叶盘90

5.7.2 失谐叶盘结构瞬态响应分析实例93

5.8 本章小结96

第6章 谐调和失谐叶盘模拟与振动特性分析98

6.1 引言98

6.2 叶盘结构模型和载荷模拟98

6.3 谐调叶盘结构模态和响应特性100

6.3.1 谐调叶盘结构模态特性100

6.3.2 谐调叶盘结构频率响应特性102

6.4 叶片失谐与模拟方法104

6.4.1 基于弹性模量模拟的叶片失谐形式104

6.4.2 叶片几何型面的失谐模拟106

6.5 振动响应局部化的定量描述方法107

6.6 随机失谐叶盘结构的概率响应特性109

6.6.1 概率响应分析步骤109

6.6.2 振动响应局部化概率特性109

6.6.3 失谐程度与叶片振动频率响应特性111

6.7 人为失谐叶盘结构的频率响应特性112

6.7.1 人为失谐对谐调叶盘结构响应特性的影响112

6.7.2 人为失谐对随机失谐叶盘结构响应特性的影响115

6.8 错频叶盘结构的概率响应特性119

6.8.1 叶片错频及其概率特性119

6.8.2 错频叶片频差对叶盘概率振动响应局部化的影响119

6.8.3 错频叶片频差对叶盘叶片概率振动响应特性的影响121

6.9 本章小结122

第7章 流体激励叶盘结构耦合振动响应分析123

7.1 引言123

7.2 叶盘结构流体激励振动响应分析方法124

7.3 典型叶盘激励流场及其激励特性分析126

7.3.1 三维非定常流场分析与流场激励特性126

7.3.2 叶片表面压强幅值分布129

7.3.3 激励节径阶次分析132

7.4 典型叶盘结构模态特性134

7.4.1 谐调叶盘模态特性134

7.4.2 叶盘的失谐模拟135

7.4.3 失谐叶盘模态特性136

7.5 流体激励下叶盘结构频率响应分析139

7.5.1 谐调叶盘频率响应分析139

7.5.2 失谐叶盘频率响应分析143

7.5.3 模态局部化和响应局部化的关系147

7.6 流体激励下叶盘结构时域响应分析154

7.6.1 关于流体激励下叶盘时域响应计算方法的比较154

7.6.2 流体激励下谐调叶盘非共振状态响应分析155

7.6.3 流体激励下谐调叶盘共振状态响应分析161

7.6.4 流体激励下失谐叶盘时域响应分析163

7.7 抑制失谐响应的几种措施168

7.8 本章小结170

第8章 流体激励叶盘结构双重失谐激励原理和特性分析173

8.1 引言173

8.2 流体激励叶盘结构的节径谱和共振问题173

8.2.1 叶盘结构节径谱174

8.2.2 流体激励节径谱174

8.2.3 叶盘结构共振条件的空间“节径谱”176

8.2.4 流体激励叶盘结构共振问题177

8.3 谐调与设计失谐流体激励分析178

8.4 结构谐调与失谐叶盘模态频率特性和振型节径特性181

8.4.1 谐调叶盘结构与模态特性181

8.4.2 叶盘结构的失谐与模态特性183

8.5 谐调与设计失谐流体激励频率特性和空间节径特性187

8.5.1 典型静子叶片的谐调和失谐分布设计187

8.5.2 静子叶片谐调分布的流体激励特性188

8.5.3 静子叶片失谐分布设计的流体激励特性188

8.6 本章小结192

第9章 谐调和失谐流场与流体激励特性分析193

9.1 引言193

9.2 谐调与设计失谐流体准三维流体动力学计算分析194

9.2.1 两级全环流体动力学计算模型194

9.2.2 典型流场的流体动力学基本特性196

9.3 典型谐调非定常流场的激励特性199

9.3.1 谐调流体频域激励特性199

9.3.2 谐调流体空间激励特性201

9.4 典型流体失谐分布A非定常流场的激励特性202

9.4.1 流体失谐分布A激励频域分析202

9.4.2 流体失谐分布A激励空间分析204

9.5 典型流体失谐分布B非定常流场的激励特性204

9.5.1 流体失谐分布B激励频域分析205

9.5.2 流体失谐分布B激励空间分析206

9.6 本章小结207

第10章 双重失谐流体激励叶盘结构振动响应特性分析208

10.1 引言208

10.2 谐调流体激励下谐调叶盘结构振动响应特性209

10.2.1 模拟流体激励下叶盘振动响应209

10.2.2 典型流体激励下叶盘振动响应211

10.3 谐调流体激励的失谐叶盘结构振动响应特性213

10.3.1 模拟流体激励的失谐叶盘振动响应213

10.3.2 典型流体激励的失谐叶盘振动响应216

10.4 失谐流体激励下谐调叶盘结构振动响应特性218

10.4.1 模拟流体失谐分布激励下谐调叶盘振动响应特性218

10.4.2 典型流体失谐分布激励下谐调叶盘振动响应特性222

10.5 模拟激励双重失谐叶盘振动响应特性225

10.5.1 失谐流体激励的结构失谐模式Ⅰ叶盘振动响应特性225

10.5.2 失谐流体激励的结构失谐模式Ⅱ叶盘振动响应特性229

10.5.3 模拟失谐流体激励下结构失谐模式Ⅲ叶盘瞬态响应特性232

10.6 典型流体激励双重失谐叶盘振动响应特性235

10.6.1 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅰ叶盘振动响应特性235

10.6.2 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅱ叶盘振动响应特性236

10.6.3 典型失谐流体激励的结构失谐模式Ⅲ叶盘振动响应特性237

10.7 谐调与设计失谐流体激励下叶盘的概率响应特性239

10.7.1 谐调流体激励下结构失谐叶盘的概率响应特性239

10.7.2 失谐流体激励下结构失谐叶盘的概率响应特性240

10.8 本章小结241

第11章 考虑陀螺效应的谐调和失谐叶盘结构振动特性243

11.1 引言243

11.2 旋转叶盘结构振动方程和分析243

11.2.1 转动系统惯性力分析243

11.2.2 考虑旋转效应的结构有限元方程244

11.2.3 旋转叶盘振动方程246

11.2.4 典型叶盘结构有限元模型和分析方法248

11.3 旋转效应下谐调叶盘结构模态特性248

11.3.1 离心力对谐调叶盘模态特性的影响248

11.3.2 科氏力对谐调叶盘模态特性的影响250

11.3.3 离心力和科氏力共同作用的谐调叶盘模态特性253

11.4 旋转效应下失谐叶盘结构模态特性255

11.4.1 不同转速下离心力对失谐叶盘模态特性的影响255

11.4.2 离心力和科氏力共同作用下失谐叶盘模态特性257

11.5 旋转效应下谐调叶盘结构频率响应特性259

11.5.1 工作转速下谐调叶盘的频率响应特性259

11.5.2 半工作转速下谐调叶盘的频率响应特性260

11.6 旋转效应下失谐叶盘结构频率响应特性261

11.6.1 工作转速下失谐叶盘的频率响应特性261

11.6.2 半工作转速下失谐叶盘的频率响应特性263

11.6.3 不同失谐模式的叶盘频率响应特性265

11.7 本章小结266

第12章 基于失谐设计的典型叶盘振动响应抑制267

12.1 引言267

12.2 有限元模型与激励载荷267

12.2.1 模型和失谐模拟267

12.2.2 激励载荷268

12.3 典型频率范围阶次激励频率响应特性269

12.3.1 频率范围1的频率响应特性269

12.3.2 频率范围2的频率响应特性271

12.4 实验状态频率响应特性数值模拟272

12.5 给定激励频率的叶盘结构频率响应特性273

12.5.1 第1组频率激励的频率响应273

12.5.2 第2组频率激励的频率响应274

12.5.3 第3组频率激励的频率响应275

12.6 本章小结275

参考文献277