Noise and Vibration Control ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 149-156.

Previous Articles     Next Articles

Dynamic Modeling and Analysis of Blade Crack-rubbing Coupling Faults

  

  • Received:2024-07-18 Revised:2024-11-21 Online:2026-02-18 Published:2026-02-18

叶片裂纹-碰摩耦合故障动力学建模与分析

刘富海1,陈果1,沈响响2,张学飞3,贲云鹏3,王德友3   

  1. ( 1. 南京航空航天大学通用航空与飞行学院,江苏溧阳213300;
    2. 南京航空航天大学民航学院,南京211106;
    3. 中国航发燃气轮机有限公司,辽宁沈阳110179 )

摘要: 航空发动机叶片裂纹与碰摩故障频繁发生,且常以耦合方式并存。为了研究裂纹-碰摩耦合故障引发的动力学行为及故障特征,建立相应的动力学模型。首先,采用有限元法建立叶片模型,并从断裂力学角度推导出裂纹单元的柔度矩阵。然后,基于叶片振动过程中裂纹面端点的应力情况,构建裂纹呼吸模型,并考虑机匣局部变形,建立碰摩模型。通过对比裂纹叶片的固有频率和动态响应,验证模型的有效性。在此基础上,分析不同裂纹深度对叶片叶尖弯曲振动响应、裂纹面弯曲刚度系数以及弯矩最大贡献点应力的影响。研究表明,裂纹故障和裂纹-碰摩耦合故障对叶片的动态响应产生显著影响,尤其在裂纹-碰摩耦合情况下,叶片振动频谱和应力水平较其在单一裂纹故障情况下更为复杂。

关键词: 故障诊断, 航空发动机, 叶片裂纹, 转静碰摩, 叶片裂纹-碰摩耦合故障, 动力学建模