板式结构在发动机叶片领域的研究

各种发动机的叶片样式不一，而且很多都是曲面结构，直接研究曲面叶片不论是在实体建模方面还是在施加载荷方面都是比较复杂的，将发动机叶片简化成板式结构进行研究，可以大大降低研究的复杂程度，为研究带来方便。85074
航空以及船舶的设施所使用的各种各样的发动机，如涡扇发动机和船舶螺旋桨等，叶片都是其主要动力构件之一，高速气流中的杂质对叶片有磨损与撞击的作用，在各种复杂载荷的作用下比较容易发生失效，叶片发生故障将对整个机械系统造成巨大的经济损失，因此发动机叶片的强度是叶片设计的关键所在。常见的叶片故障现象有：叶片外表面磨损、叶片强度不足而破坏和在循环应力作用下叶片发生疲劳破坏，其中以疲劳损伤为主[2]。同时，在航空发动机在运作过程中将承受各种内外振动源的作用从而叶片很容易引起振动，在振动现象多次作用下将造成叶片表面产生疲劳裂纹，而随着作用次数的增加裂纹逐渐加深从而破坏叶片结构，进而造成巨大的经济损失，因此如何避免发动机叶片在外载荷作用下发生振动现象以及在应力循环作用下避免过早的疲劳破坏成了如今主要的研究方向。在应对叶片振动问题时，由弹性模量小且轻质材料制成的叶片在不稳定的气动力和高速旋转叶片产生的离心力共同作用下而引起的振动以及变形的问题是主要研究目标。根据前人的研究结果可知：叶片的模态频率在高转速以及外载荷共同作用下不可避免发生耦合作用即发生叶片振动频率转向和振型转移的现象，对叶片旋转时产生的耦合现象的研究，能够让我们更好的认识叶片振型和固有频率的特性，从而有利于叶片设计与使用时减少振动引起的故障[3]。为了避免叶片的振动引起发动机失效许多专家对叶片振动进行了详细的分析研究。

在多年的发动机开发与研制情况下，中国对发动机叶片的结构强度、寿命预测、振动特性的理论与实验的研究已经取得了进步，并且我国对发动机和发动机如何通过叶片结构静强度与控制振动频率上也取得不不小的进步。虽然我国在叶片分析方面取得了较大的突破，但是我国设计发动机叶片的强度与寿命估测并不完全成熟，有些设计方法和校核准则缺乏足够的试验数据进行可靠的验证，同时我国对强度分析方法与设计方法的准确性的验算并不完善。因此，对于现在发动机叶片研究与优化，我们需要做进一步的实验完善确定理论与设计方法，提高叶片设计效率。