一种预测叶轮颤振的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105447286A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201610061653.X(22)申请日2016.01.28(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人朱立达丁洋刘长福刘宝光金慧成李兆斌史家顺于天彪巩亚东王宛山(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种预测叶轮颤振的方法(57)摘要本发明提供一种预测叶轮颤振的方法，该方法为：采用有限元分析方法对叶轮的实体模型进行网格划分，将叶轮的加工过程划分为若干个加工子阶段，利用有限元分析方法求解出叶轮各加工子阶段的模态参数，建立叶轮各个加工子阶段的传递函数，采用实验模态分析方法获得刀具系统的模态参数和叶轮系统的模态参数，建立刀具-叶轮系统的传递函数；计算所述叶轮各加工子阶段的模态参数与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量，采用模态参数迭代函数对模态参数偏差向量进行迭代，得到模态参数偏差向量在模态参数容差范围内的各加工子阶段的最终模态参数，绘制出叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图。CN105447286ACN105447286A权利要求书1/2页1.一种预测叶轮颤振的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立叶轮的实体模型，采用有限元分析方法对叶轮的实体模型进行网格划分，得到叶轮的有限元模型；步骤2：根据叶轮的有限元模型的网格确定加工的子阶段，将叶轮的加工过程划分为若干个加工子阶段；步骤3：利用有限元分析方法求解出叶轮各加工子阶段的模态参数，根据各加工子阶段的模态参数建立叶轮各个加工子阶段的传递函数；步骤4：采用实验模态分析方法获得刀具系统的模态参数和叶轮系统的模态参数，根据刀具系统的模态参数和叶轮系统的模态参数建立刀具-叶轮系统的传递函数；步骤5：计算所述叶轮各加工子阶段的模态参数与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量，采用模态参数迭代函数对模态参数偏差向量进行迭代，得到模态参数偏差向量在模态参数容差范围内的各加工子阶段的最终模态参数，绘制出叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图；步骤6：将叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图绘制为叶轮铣削稳定性叶瓣图，得到叶轮各加工子阶段的铣削稳定性极限。2.根据权利要求1所述的预测叶轮颤振的方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1：采用有限元实体单元模型，建立有限元实体单元的整体坐标系，确定有限元实体单元的几何参数；步骤3.2：根据有限元实体单元的几何参数确定有限元实体单元的形函数向量，得到有限元实体单元内节点位移的模型；步骤3.3：采用经典薄板理论中的模态参数求解方法对各加工子阶段的叶轮单元进行模态计算，得到各加工子阶段的有限元实体单元的单元刚度，从而得到叶轮各加工子阶段的模态参数；步骤3.4：根据叶轮各加工子阶段的模态参数考虑各加工子阶段的自由度，建立叶轮各加工子阶段的传递函数。3.根据权利要求1所述的预测叶轮颤振的方法，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：步骤5.1：令迭代次数p＝1，计算所述叶轮各加工子阶段的模态参数与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量[Δu1]；步骤5.2：计算模态参数容差范围ε1＝5％*[Δu0]，其中，[Δu0]为实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的矩阵；步骤5.3：判断当前模态参数偏差向量[Δup]是否在模态参数容差范围εp内，若是，将叶轮加工子系统的模态参数作为叶轮加工子系统的最终模态参数，执行步骤5.7，否则，执行步骤5.4；步骤5.4：令p＝p+1，采用模态参数迭代函数更新叶轮加工子系统的模态参数向量[up]；所述的模态参数迭代函数如下所示：其中，[Δup-1]为第p-1次迭代的模态参数偏差向量；[up-1]为第p-1次迭代的叶轮加工2CN105447286A权利要求书2/2页子系统的模态参数，[up]为当前叶轮加工子系统的模态参数，{εF}为切削力差值；步骤5.5：计算当前叶轮加工子阶段的模态参数向量与实验模态分析方法获得的叶轮系统的模态参数的差值，得到模态参数偏差向量[Δup]；步骤5.6：更新模态参数容差范围为εp＝5％[Δup-1]，返回步骤5.3；步骤5.7：采用叶轮加工子系统的最终模态参数输入至所述叶轮该加工子阶段的传递函数中，绘制该叶轮加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图；步骤5.8：重复步骤5.1-步骤5.7，绘制出叶轮各加工子阶段的铣削稳定性叶瓣图。4.根据权利要求1所述的预测叶轮颤振的方法，其特征在于，所述的采用有