带凸肩风扇叶片振动特性及设计方法研究

针对涡扇发动机带凸肩风扇叶片，考虑凸肩接触带来的刚度和阻尼的非线性影响，采用newton-rapson迭代与多次谐波平衡相结合的方法，研究了结构设计参数对约束模态和振动响应的影响。研究结果表明:凸肩位置是影响叶片整体刚性和共振频率的关键参数，凸肩径向相对位置设计在55%~75%为宜，有利于提高叶片刚度和降低振动变形；轴向位置应靠近叶型质心，以提高凸肩的接触刚度和叶片一阶共振频率；啮合角和初始过盈量主要影响共振应力，而对共振频率影响很小。在此基础上，建立了带凸肩叶片的减振设计流程，首先通过优化凸肩径向位置提高叶片整体刚度，其次通过优化凸肩轴向位置提高低阶模态共振裕度，最后通过优化啮合角和初始过盈量抑制振动应力幅值。