[发明专利]一种考虑叶片扭转的光纤限制值计算方法

说明书

本申请属于航空发动机叶片领域，特别涉及一种考虑叶片扭转的光纤限制值计算方法。包括：步骤一、绘制变形前后叶片叶尖，在变形前叶尖上选取光纤测点轴向位置对应的叶尖测点M点，以M点为原点、叶片轴向为X轴、叶片周向为Y轴建立坐标系；步骤二、确定待监测的振型，以及在叶片叶尖上选取限制点；步骤三、标定限制点的等效振动应力，M点的坐标以及不同阶次下的周向位移、轴向位移；步骤四、标定N点的坐标以及不同阶次下的周向位移、轴向位移；步骤五、由限制点位置应力与光纤监测点位移之间的比例关系得到M'点以及N'点的坐标；步骤六、根据M点、N点、M'点以及N'点的坐标，计算得到光纤限制值MQ'。本申请能够给出更加准确的叶尖光纤限制值。

技术领域

本申请属于航空发动机叶片领域，特别涉及一种考虑叶片扭转的光纤限制值计算方法。

背景技术

长期以来，叶片振动一直是航空涡轮发动机的一个普遍而又严重的问题。在发动机研制过程中为了保证试车安全，通常采用光纤监测的方法掌握叶片的振动情况。目前，在叶尖前尾缘光纤限制值计算过程中，通常将叶尖振动方向简化为垂直于叶尖弦向，忽略叶片扭转作用，通过计算得到的叶尖周向和轴向位移以及其中相似三角形的比例关系，计算得到测点对应的光纤限制值AD≈(AC²+BC²)/AC，几何示意图如图1所示。

对于理想一弯振型，叶片振动方向近似垂直于叶尖弦向，上述计算公式误差相对较小。但是在叶片实际工作中，低阶扭转振形时常出现，即使在常见一弯振型中也通常伴随有边角振动，这些扭转因素对光纤限制值的计算存在很大影响，如图2所示。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种考虑叶片扭转的光纤限制值计算方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种考虑叶片扭转的光纤限制值计算方法，包括：

步骤一、绘制变形前后叶片叶尖，在变形前叶尖上选取光纤测点轴向位置对应的叶尖测点M点，以M点为原点、叶片轴向为X轴、叶片周向为Y轴建立坐标系，在变形前叶尖的M点附近选取N点，该N点与变形后叶尖的M'点分别位于Y轴左右两侧，在变形前叶尖的M点与N点之间选取Q点，使得变形后叶尖的Q'点恰好位于Y轴上；

步骤二、确定待监测的振型，以及在叶片叶尖上选取限制点；

步骤三、标定限制点的等效振动应力F_动，M点的坐标(x_M，y_M)以及不同阶次下的周向位移D_M周、轴向位移D_M轴；

步骤四、标定N点的坐标(x_N，y_N)以及不同阶次下的周向位移D_N周、轴向位移D_N轴；

步骤五、由限制点位置应力与光纤监测点位移之间的比例关系得到M'点以及N'点的坐标；

步骤六、根据M点、N点、M'点以及N'点的坐标，计算得到光纤限制值MQ'。

可选地，步骤二中，所述待监测的振型选取前三阶或边界振动较大的振型。

可选地，步骤二中，选取叶片叶尖上静应力最大点、所述待监测的振型的振动应力最大点以及次大点作为限制点。

可选地，步骤四中，所述标定N点的坐标(x_N，y_N)以及不同阶次下的周向位移D_N周、轴向位移D_N轴包括：

S401、标定限制点的等效静应力F_静，根据振动疲劳极限数据以及古德曼图，获取限制点的许用振动应力F_许用；