[发明专利]燃气轮机压气机和透平叶片接触刚度和阻尼分析求解方法

权利要求书

1.燃气轮机压气机和透平叶片接触刚度和阻尼分析求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据摩擦阻尼器材料获得相关参数：接触面间摩擦系数μ₀、泊松比ν、弹性模量E和剪切模量G，并通过分析获得不同转速工况下叶片摩擦接触面间的正压力载荷Q，得到接触面等效接触半径R和切向接触刚度k_c；

步骤2，根据运行负荷进行接触强度分析，根据接触面间的应力分布选择相应的摩擦模型来描述接触面间的摩擦阻尼特性，获得微动滑移、宏观滑移状态下的迟滞回线，建立接触面的摩擦阻尼函数模型f-s；

步骤3，采用一阶谐波平衡法，对相对位移和摩擦力进行傅里叶展开，根据线性化等效原则及能量耗散原理，计算得到摩擦接触面间的等效刚度系数K_e和等效阻尼系数C_e；

步骤4，重复步骤1～3对多种工况下的不同材料、接触特征以及压力载荷的摩擦阻尼器接触刚度和阻尼进行转化，并进行无量纲化处理，构建不同摩擦阻尼器结构的无量纲等效刚度系数和无量纲等效阻尼系数数据库；

步骤5，考虑高阶谐波因素，采用多谐波平衡法，根据线性化等效原理及步骤2的摩擦阻尼函数模型计算得到摩擦接触面间的等效刚度系数K_e和等效阻尼系数C_e；

步骤6，对多种工况下的不同材料、接触特征以及压力载荷的摩擦阻尼器接触刚度和阻尼进行转化，并进行无量纲化处理，构建高阶谐波下不同摩擦阻尼器结构的无量纲等效刚度系数和无量纲等效阻尼系数数据库；

步骤7，在数值分析模型中建立弹簧阻尼单元，根据模型不同材料、接触特征以及压力载荷，从数据库中调用相应的等效刚度系数和等效阻尼系数平均到弹簧阻尼单元各个方向上，进行接触刚度和阻尼分析计算。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机和透平叶片接触刚度和阻尼分析求解方法，其特征在于，步骤2中的摩擦阻尼函数模型包括：点—面摩擦接触模型、线—面摩擦接触模型和面—面摩擦接触模型。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机压气机和透平叶片接触刚度和阻尼分析求解方法，其特征在于，步骤2中在快速升降负荷中摩擦接触面恰好接触，接触面应力分布成集中点状分布时，建立点—面摩擦接触模型，其描述函数取决于相对位移幅值大小：当接触面间的相对位移幅值D≤1.5D₀时，摩擦阻尼器处于微动滑移状态，此时，接触面间的摩擦迟滞回线为：

曲线ABC：

曲线CEA：

当D＞1.5D₀时，阻尼结构处于微动滑移宏观滑移共存阶段，此时，接触面间的摩擦迟滞回线为：

曲线A’B’C’：

曲线C’C”：

曲线C”E”A”：

曲线A”A’：

其中

当接触面达到设计工况下的锁紧状态，接触面的应力分布不再发生变化时，建立面—面摩擦接触模型，其描述函数取决于相对位移幅值大小：D≤D₀时对应的无量纲摩擦迟滞回线为：

曲线ABCDE：

曲线EFGA：

DD₀时对应的无量纲摩擦迟滞回线为：

曲线DEF：

曲线FG：

曲线GABC：

曲线CD：

当接触面应力为线性分布时，建立线—面摩擦接触模型，根据力学分析过程，得到摩擦力f和阻尼器最右端位移D随滑移长度δ变化的表达式。