题目：涡轮榫接结构振动特性分析及试验验证

    航空发动机中叶片振动疲劳损伤故障是多发性的常见故障，工程上常从增加结构阻尼的角度解决问题，而涡轮叶盘结构大多通过枞树型榫头/榫槽连接，其自带榫接干摩擦阻尼器。为此，本文以涡轮榫接叶盘结构为研究对象，开展了考虑榫接干摩擦阻尼的振动特性理论研究与试验验证，旨在为叶盘结构动力学分析及阻尼设计提供借鉴。

    首先，发展了一种考虑榫接干摩擦阻尼的涡轮叶盘结构振动特性分析方法。考虑到在实际工况中榫接接触面法向正压力非均匀分布以及局部滑移情况，提出了应用离散微动滑移模型模拟榫接接触特性。基于一阶谐波平衡法，对动力学方程中的非线性干摩擦力进行等效线性化，推导出等效刚度系数和等效阻尼系数。结合有限元模型，在榫接接触面对应节点之间施加Matrix27刚度单元和阻尼单元，用于模拟非线性干摩擦力对叶盘结构的附加刚度效应和附加阻尼效应。

    同时，考虑到榫接叶盘结构的振动特性分析时，接触刚度是其中的一个重要参数，本文提出了一种基于模态实验的结合面接触刚度计算方法。在赫兹接触与G-W（Greenwood-Williamson）模型的基础上，推导了带系数的接触刚度计算公式。通过数值仿真分析获得一阶固有频率与接触刚度系数的关系曲线，结合一阶固有频率的实验值确定接触刚度系数，进而确定接触刚度表达式。

    接着，参考文献中的试验模型、试验参数、试验数据，对本文提出的方法进行验证。从不同离心力和不同几何模型下的固有频率两个方面，对基于模态实验的结合面接触刚度计算方法进行验证；以两种离心力下的频响曲线对涡轮榫接叶盘结构振动特性分析方法进行验证。仿真计算结果与实验数据吻合，验证了本文方法的可行性。

    最后，针对真实的单齿榫头/榫槽结构，开展了涡轮榫接叶盘结构振动特性（固有频率、振型、振动响应）分析，并与传统的叶盘固支方法作对比，指出了传统方法的局限性。同时研究了转速、激振力幅值、粗糙度对系统振动特性的影响。

    本文从理论研究、试验验证和工程应用三个方面研究了涡轮榫接叶盘结构的振动特性，建立了一套动力学分析方法，对于预测涡轮转子叶片振动应力水平和防止高低周疲劳具有工程应用价值。