航空发动机热障涂层叶片振动分析：非线性效应与Chebyshev-Ritz法

本文主要探讨了航空发动机热障涂层叶片的振动特性分析，由曹东兴、刘冰轶和张伟三位学者合作完成，发表于中国科技论文在线。他们的研究针对的是高性能航空发动机中的关键组件——热障涂层叶片。热障涂层是用于保护叶片表面免受高温环境影响的关键材料，而叶片在高速旋转时会受到复杂的力学作用。 首先，作者考虑了预安装角和预扭转角的影响，这是实际工程中叶片设计的重要参数，它们影响着叶片在工作状态下的动力学行为。这些角度的设置旨在优化叶片的刚度和平衡，确保其在极端条件下仍能保持稳定。此外，他们还考虑了工作环境温度和叶片旋转过程中的离心力，以及科氏加速度，这些都是决定叶片振动特性的关键因素。 为了准确地评估叶片的动态性能，研究人员运用了高级剪切变形理论和von Karman大变形理论，这是一种经典的结构动力学方法，能够处理非线性和大变形情况。通过这些理论，他们计算了叶片在旋转时的动能和势能，这有助于理解叶片的振动模式和能量分布。 接着，他们利用Ritz法，这是一种数值求解固有频率和振型的有效方法，结合Chebyshev多项式，对叶片层合板模型进行了静态频率的求解。Chebyshev-Ritz法是一种综合了多项式逼近和有限元方法的优点，用于解决复杂结构的振动问题。 最后，为了验证理论分析的准确性，作者通过有限元仿真技术进行了结果验证。这种方法能够模拟真实世界中的物理现象，确保模型预测与实际性能的吻合。 本文的研究不仅深入分析了航空发动机热障涂层叶片的振动特性，而且为改进叶片设计、提升发动机性能提供了理论依据。这项工作对于航空工程领域的振动控制和优化具有重要意义，也为后续的科学研究和技术开发奠定了坚实的基础。