题目：带冠叶片振动特性分析与试验研究

为了提高航空发动机的工作效率和可靠性，在涡轮叶片的设计中多采用干摩擦阻尼技术。叶冠干摩擦结构是抑制叶盘振动、避免叶片故障的主要手段。由于缺乏有效的分析设计方法，工程中难以精确的对带冠叶片的振动特性进行分析。本文结合理论数值分析与试验相结合的方法，研究叶冠干摩擦阻尼的振动特性。

本文首先研究了涡轮带冠叶片振动特性分析方法。通过干摩擦阻尼的求解方法的研究，本文采用基于“滞后”弹簧摩擦模型的谐波平衡法对冠间非线性摩擦力等效线性化，并通过冠间添加MATRIX27单元的方法进行有限元非线性模态分析研究；鉴于冠间接触刚度在干摩擦阻尼振动分析中的重要性，本文提出了一种基于模态试验的接触刚度模型求解方法。通过接触刚度影响因素的分析，设计了一套可准确表达冠间接触状态的平板带冠叶片试验装置，并结合冠间建立MATRIX27刚度矩阵的模态分析方法，研究了考虑冠间接触正压力、接触面积下的接触刚度求解方法，从而获得了考虑冠间接触状态下的接触刚度计算模型及其规律特征，为准确分析干摩擦阻尼结构叶片的非线性特征提供了依据。

另外，针对涡轮叶片在工作环境中由于共振以及由此引起的疲劳损伤而造成的故障事故，本文研究了含干摩擦阻尼器的平板叶片的减振特性。基于低阶危险阶数的考虑，研究了不同振型下正压力、接触面积、激振力对含干摩擦阻尼叶片减振特性的影响规律；叶冠作为一种具备强非线性特征干摩擦阻尼器，其叶片模态存在一定的飘逸现象，本文通过简谐激振试验，研究相同激振力大小、不同激振力幅值下叶片的幅频曲线，验证了带冠叶片的非线性特征。

在以上研究的基础上，针对具体某型发动机涡轮级带冠叶片，建立整圈带冠叶片循环对称有限元模型，从共振特性和动力响应两方面研究整圈带冠叶片的振动特性。为防止整圈带冠叶片系统在工作条件下出现危险共振，结合Campbell图分析了叶片系统各节径下的耦合振动特性；通过有限元谐响应分析研究带冠叶片的非线性动力响应过程，并分析了工作转速和激振力幅值对带冠叶片动力响应的影响规律。

本论文的研究成果丰富了带冠叶片的设计准则，为合理评估叶冠干摩擦阻尼减振效果及涡轮叶片的振动特性分析提供了有效的方法，具备一定的工程应用价值。