● 摘要
航空发动机的叶片工作在较宽的激励频率范围内，不能完全地避开共振，因而如何将危险共振的应力降低到许用应力水平下是工程中必须解决的问题。干摩擦阻尼器能够有效地耗散叶片振动能量，降低振动应力，其在航空发动机设计中得到了广泛应用。本文利用干摩擦理论，对叶片系统进行了非线性响应分析，并结合许用振动应力提出了初步的减振设计方法。
基于谐波平衡法和叶片响应与激励同周期假设，将依赖于接触面相对位移的非线性摩擦力转化为等效刚度和等效阻尼，为后续的方法应用提供了基础。对单自由度模型的集总参数进行物理意义上的阐释，同时给出了采用单自由度模型对全环叶盘结构进行分析的等效公式。结合波传播技术法，编写了在通用有限元程序ANSYS中进行非线性响应分析的APDL迭代程序。
类比Mindlin球接触分析，对有限长度的带有圆角的平板接触进行了推导，得到了切向接触刚度的积分表达式。引入刚度比例因子来描述微滑动状态切向接触刚度的变化，并对影响切向接触刚度的参数进行了研究。采用能够同时考虑微滑动阻尼和宏滑动阻尼的微宏统一滑动模型来描述振动周期内非线性摩擦力随振动位移的变化关系，并给出了其数学表达式。
由于叶冠的接触对叶片的固有特性影响较为明显，采用有限元法对带冠平板叶片进行了响应分析，并得到了实验验证。利用叶冠固结时的模态振型，将峰值响应转化为振动应力，这样可以直接用振动应力作为指标进行减振效果评估和减振设计。分析了影响接触状态转换的接触面参数的敏感性，为减振分析提供了借鉴。对比了集中激励和分布激励的结果，再次验证了采用叶冠固结时模态振型进行减振分析的可行性。
采用单自由度模型对开缝、打孔加装阻尼销的整体叶盘结构进行了减振分析。分析了整体叶盘结构的固有振动特性以及可能发生的节径振动。给出了阻尼比随叶身最大振动应力的变化曲线。在满足许用振动应力的前提下，对阻尼销的质量进行了优化，从而保证了阻尼销在整个工作转速范围内的减振效果。