北京航空航天大学学报 ›› 2019, Vol. 45 ›› Issue (5): 855-862.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0492

• 论文 • 上一篇    下一篇

高速柔性转子系统动力特性稳健设计方法

洪杰1,2, 杨哲夫1, 吕春光3, 马艳红1,2   

  1. 1. 北京航空航天大学 能源与动力工程学院, 北京 100083;
    2. 先进航空发动机协同创新中心, 北京 10008;
    3. 中国航发沈阳发动机研究所, 沈阳 110015
  • 收稿日期:2018-08-29 出版日期:2019-05-20 发布日期:2019-05-21
  • 通讯作者: 马艳红.E-mail:mayanhong@buaa.edu.cn E-mail:mayanhong@buaa.edu.cn
  • 作者简介:洪杰 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:航空发动机转子动力学、航空发动机整机动力学、旋转机械振动控制、智能结构与新型阻尼材料等;马艳红 女,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:航空发动机整机动力学、旋转机械振动控制、智能结构与新型阻尼材料等。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51575022,11672017)

Robust design method for dynamic properties of high-speed flexible rotor systems

HONG Jie1,2, YANG Zhefu1, LYU Chunguang3, MA Yanhong1,2   

  1. 1. School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China;
    2. Collaborative Innovation Center of Advanced Aero-Engine, Beijing 10008;
    3. AECC Shenyang Engine Design and Research Institute, Shenyang 110015, China
  • Received:2018-08-29 Online:2019-05-20 Published:2019-05-21

摘要: 高速柔性转子系统为控制其转子变形和多阶临界转速分布,常采用多支点支承方案,而转子-支承结构力学参数的分散性,使得转子动力特性设计成为多变量多目标非确定性优化问题。通过Lagrange法建立柔性转子运动方程,定义罚函数以定量描述多阶临界转速的分布特征,采用区间数学分析方法和遗传算法结合的方式,建立了基于临界转速分布特征优化及连接结构刚度损失控制的转子系统动力特性稳健设计方法。算例表明,通过将多阶临界转速集中于一定转速区间,并控制连接结构弯曲应变能分布比例,可有效减小转子通过多阶临界转速时的振动响应,降低转子动力特性对连接结构受力状态变化的敏感度,提高高速柔性转子系统动力特性的稳健性。

关键词: 稳健设计, 柔性转子, 应变能, 振动响应, 多支承结构

Abstract: In order to control the deformation of rotor and distribution of multiple critical speeds, it is common to adopt multi-support configuration, which indicates that the optimization is a multi-objective, multi-variable and non-deterministic problem, taking into account parameter uncertainties. An equation of motion for flexible rotor is derived with the aid of Lagrange equation. Penalty functions are introduced to quantitatively describe the distribution feature of multi-order critical speeds. A robust design method for dynamic properties of rotor is presented based on the optimization of critical speed distribution and stiffness loss control of joint structure with the combination of interval analysis method and genetic algorithm. A numerical example shows that by concentrating the multi-order critical speeds into a certain speed interval and controlling the bending strain energy proportion of joint structure, the vibration response passing through multi-order critical speeds and sensitivity of rotor dynamic properties to the change of joint structure stiffness loss are both reduced, thus improving the robustness of this type of rotor system.

Key words: robust design, flexible rotor, strain energy, vibration response, multi-support configuration

中图分类号: 


版权所有 © 《北京航空航天大学学报》编辑部
通讯地址:北京市海淀区学院路37号 北京航空航天大学学报编辑部 邮编:100191 E-mail:jbuaa@buaa.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发