● 摘要
叶盘结构的振动特性对航空发动机整机的可靠性及完整性有着很大影响，在实际工况中，其材料属性、结构尺寸等参数的不确定性不可避免，即形成失谐叶盘结构。分析表明，失谐可导致叶盘结构发生振动局部化现象，即局部响应过大而降低整体的可靠性。本文以具有广阔发展前景的整体叶盘结构为研究对象，对其振动特性进行研究。
考虑到失谐的发生具有很大的随机性，采用概率分析的方法较确定性分析手段具有更大的工程应用价值。本文针对现有研究成果的不足，从模型以及计算方法两个角度入手，以期在保证计算精度的前提下提高的对失谐叶盘振动特性概率分析的计算效率。从典型整体叶盘结构入手，应用ANSYS软件建立了针对谐调叶盘结构的循环对称子结构有限元模型以及研究失谐叶盘结构的固定界面子结构有限元模型。运用确定性分析的方法，分析了谐调叶盘结构在静止以及工作转速下的振动特性，对各阶次固有频率以及节径频率的排列特性进行了重点的分析说明。运用蒙特卡洛—响应面结合的方法，对随机失谐整体叶盘的振动特性进行了概率分析，分别定义了模态局部化因子以及受迫振动响应放大因子，对局部化现象进行了定量说明。
提出了一种基于Goodman-Smith疲劳设计判据的叶盘结构抗共振可靠度的计算方法，考虑材料属性参数的不确定性，运用加权非线性响应面法计算了典型整体叶盘结构在真实工况下的抗共振可靠度，并对方法的适用性进行了说明。