[发明专利]使用非接触测量和动态响应重构技术的涡轮机叶片疲劳寿命分析

权利要求书

1.一种用于对涡轮机叶片的应力和应变场进行动态重构的方法，包括以下步骤：

提供来自涡轮机叶片上的至少一个位置的一组响应测量；

基于上频率极限和下频率极限对所述一组响应测量进行带通滤波；

由所述一组响应测量的局部最小值和局部最大值来确定所述一组响应测量的上包络和下包络；

由所述一组响应测量的所述上包络和所述下包络计算候选固有模态函数；

当所述候选固有模态函数是实际固有模态函数时，为所述涡轮机叶片提供N×N振型矩阵，其中N是所述涡轮机叶片的自由度数；以及

由所述实际固有模态函数和所述振型矩阵中的振型来计算所述涡轮机叶片上的另一位置的响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组响应测量的所述上频率极限和所述下频率极限通过对所述一组响应测量进行傅里叶变换并由峰值拾取对主频分量进行识别来加以确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述涡轮机叶片上的所述至少一个位置是尖端位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组响应测量的所述上包络和所述下包络由连接所述一组响应测量的所述局部最小值和所述局部最大值的三次样条函数来确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述由所述一组响应测量的所述上包络和所述下包络计算候选固有模态函数的步骤包括：

计算所述一组响应测量的所述上包络和所述下包络的平均包络；和

通过从所述一组响应测量减去所述平均包络计算所述候选固有模态函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果所述候选固有模态函数不是实际固有模态函数，则对所述候选固有模态函数执行确定上包络和下包络的以及所述计算所述上包络和所述下包络的平均包络的步骤，并且通过从前一个候选固有模态函数减去所述前一个候选固有模态函数的所述平均包络来计算新的候选固有模态函数。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括重复所述确定所述一组响应测量的上包络和下包络的步骤和所述由所述一组响应测量的所述上包络和所述下包络计算候选固有模态函数的步骤，直到不能从所述一组响应测量计算出进一步的固有模态函数为止。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过求解M^-1K的特征系统计算N×N振型矩阵，其中，M是表示所述涡轮机叶片的质量的矩阵，而K是表示所述涡轮机叶片的刚度的矩阵。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述涡轮机叶片上的另一位置的响应包括计算，其中下标e表示能够被测量的自由度，u表示测量所得不到的自由度，并且i表示第i个模态，φ_ik表示在第i个模态下第k个自由度的振型，而δ_ie表示在对于第e个自由度的第i个固有模态函数。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括由计算出的响应计算基于S-N曲线的疲劳寿命估计。