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1、题目与要求题目 基于ANSYS 的叶片强度与振动分析1.叶片模型研究对象为压气机叶片，叶片所用材料为TC4钛合金， 相关参数如下：材料密度：4400kg/m3弹性模量：1011Pa泊松比 ： 0.34 屈服应力：820Mpa叶片模型如图1 所示。 把叶片简化为根部固装的等截面悬臂梁，无扭向。叶型由叶背和叶盆两条曲线组成，每条曲线可由4 个点通过spline样条曲线功能生成，各点位置如图2 所示，其坐标如表1所示。图1 叶片模型图2 叶型曲线表1 各点坐标值单位：m坐标值123456x00.0280.0570.028002y00.00300.0060.0050.002叶根截面距旋转轴x m，即z
2、 mm。注：叶片尾缘过薄，可以对尾缘进展修改，设置一定的圆角。叶片在转速为1500rad/s下的静力分析。要求：得到von Mises 等效应力分布图，对叶片应力分布进展分析说明。并计算叶片的 安全系数，进展强度校核。1叶片静频计算与分析要求：给出1 到6 阶的叶片自振频率、振型图，并说明其对应振动类型。2叶片动频计算与分析要求：列表给出叶片在转速为500rad/s，1000rad/s，1500rad/s，2000rad/s 下的动频值。3叶片共振分析要求：根据前面的计算结果，做出叶片共振图或称Campbell 图，找出叶片的共振点 与共振转速。由于一弯、二弯、一扭振动对于叶片比拟危险，故只对
3、这三类振动 进展共振分析。说明：1.网格划分必须保证结果具有一定精度。2.各输出结果图形必须用 ANSYS的图片输出功能，不允许截图，即图片背景不能为黑色。3.要求打印封面，并填好相关信息；以下报告内容格式自定。，黑白打印纸质报告提交。基于ANSYS 的叶片强度与振动分析SYS进展有限元分析的一般步骤1 .建立模型：定义材料根本属性实体，密度，弹性模量，泊松比等，建立实体模型，确定与旋转轴之间的关系，将实体网格化。2. 加载并求解：选择加载面，添加转速，静态求解。修改分析类型。3 . 查看分析结果：按要求如vonMises查看应力分布图和计算结果。.给出应力图、位移图，并进展分析应力图位移图由
4、图可知离心拉伸应力从叶根沿叶高逐渐减小，因为截面的离心拉伸应力是该截面以上质量所产生离心力，越接近叶根，其上部质量越大，故所产生的离心拉伸应力越大1叶片静频计算与分析一阶振型 一弯二阶振型 一扭 三阶振型 二弯四阶振型 一弯五阶振型 二扭六阶振型 三弯2叶片动频计算与分析转速一阶二阶三阶四阶五阶六阶500175048191000150018782000除弯曲和扭转振动外，在叶片上还会出现许多其他振型。其中有的是弯曲和扭转的复合振型，有些振型还难以给以名称。其中一阶弯曲振动、二阶弯曲振动、一阶扭转振动较为常见，危险性也最大。对于压气机叶片而言，最重要的是一、二弯和一扭振型；对于涡轮叶片，大多是一弯和一扭振型。3叶片的共振分析转速K=1K=2K=3K=4K=5K=6K=8500100015002000在某一转速下，当激振力的频率值和叶片固有的自振频率值静频值或动频值一样时，也就是上图中射线和上升曲线的相交点位置对应的转速，叶片就会发生“共振现象。发生共振时会损坏叶片，叶片的振动甚至会引起整台发动机甚至整架飞机的振动，从而很可能会导致严重后果。所以发动机应该要尽量防止在这种转速下工作。 1
