基于应变能分布的高速转子系统动力特性设计

针对高速转子系统动力特性优化设计中，迭代参数多、影响规律不清、迭代计算过程繁琐等问题，建立了考虑惯性主轴偏斜、盘轴连接局部刚度等关键结构特征的高速转子系统动力学模型，基于Rayleigh法与欧拉梁理论，揭示了整体一弯振型下转子应变能分布与临界转速、支点动载荷间内在关联，并得到了转子临界转速特性、载荷特征等随高速运转状态下转子弹性结构单元应变能占比的变化规律。算例结果表明，高速转子整体一弯振型下的应变能分布与其临界转速、支点动载荷特征具有极高的相关性，并对盘轴连接局部刚度等关键结构设计参数较为敏感。据此，提出了以应变能分布为优化设计目标的新思路，发展了基于应变能分布的高速转子动力特性设计方法，相较于传统的谐响应分析方法，迭代设计总耗时缩短了98%，且以应变能分布控制转子临界转速、支点动载荷时，控制误差不超过3%，有效避免了传统高速转子迭代设计过程中计算量大、耗时长等不足，在航空燃气轮机高速转子动力学设计中具有工程实用价值。