[發明專利]一種基于內積相關度的航空發動機葉片動測振型識別方法

在審

• 申請號: 202210375079.0
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114812994A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 杜青;張建;劉一雄;郭勇;李瑩
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M15/14;G06K9/62
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 王偉立

本申請提供了一種基于內積相關度的航空發動機葉片動測振型識別方法，包括：在葉片上布置多個應力測點獲得葉片共振轉速、共振頻率和實測應力值，將各實測應力值表示為實測應力向量；開展不同轉速條件下的動頻分析，得到各轉速條件下各階頻率值和節點應力，并建立動頻數據庫；從動頻數據庫中選取與共振轉速最接近的動頻轉速，選出與共振頻率在預定范圍內的多個頻率確定為疑似振型頻率；分別選取疑似振型中多個應力測點的計算應力值，并表示為各疑似振型的計算應力向量；計算實測應力向量和各計算應力向量之間的內積相關度；根據大小確定計算應力向量與實測應力向量最相關內積相關度，最相關內積相關度對應的疑似振型頻率為共振振型對應的振型頻率。

技術領域

本申請屬于航空發動機技術領域，特別涉及一種基于內積相關度的航空發動機葉片動測振型識別方法。

背景技術

由于離心力、溫度和氣動力等因素影響，航空發動機中的壓氣機和渦輪葉片在發動機實際工作狀態下將會承受較大載荷，可能會出現強迫共振和氣流誘發的葉片振動，甚至產生破壞性振動，危害發動機安全和使用壽命。因此，在發動機研制及故障排查等工作中，必須開展葉片的動應力測量工作。

發動機葉片動應力測量試驗可以獲取不同工況下葉片的共振頻率和貼片位置動應力值。由于應變片數量有限，難以全面監控各共振振型的最大振動應力，故需要依據有限的數據信息進行葉片共振振型判斷和最大應力折算，進而判斷各共振振型下最大振動應力點是否滿足高周疲勞壽命要求，以保證發動機安全運行。

當前發動機葉片動應力測量(簡稱動測)試驗中，葉片共振振型的判斷過程為：

1)選擇同一個葉片上的應變片，記錄某一共振時刻下葉片實測共振頻率和不同應變片實測振動應力；

2)對葉片開展相應或相近轉速下的動頻分析，得到考慮離心力和溫度影響的葉片計算共振頻率，以及相應貼片位置和貼片方向的計算相對振動應力；

3)將實測共振頻率和理論計算頻率進行對比，頻差在可接受范圍內即確定為疑似振型；

4)根據頻率確定疑似振型，對比實測和計算的不同測點振動應力比值，認為比值不反向，且比值相差在可接受范圍內，即確定為該階振型。

然而上述葉片共振振型判斷方法或過程存在以下缺點：

a)根據各測點振動應力比值判斷葉片振型，工作量繁瑣，存在一定的主觀性；

b)在多輪動測過程中，受到工作線調節、氣流攻角變化、進氣畸變等因素影響，共振頻率非常豐富，需要反復對不同振型進行比對，工作效率較低；

c)對于高階振型，振動應力大點多集中于邊角位置，未發生明顯振動的位置應力過小，各測點應力差異懸殊，難以形成統一的高階振型識別標準；不僅如此，對于過小的實測應力值，難以排除測試系統誤差因素，該誤差將對應力比值帶來很大影響，為高階振型識別增加了難度。

發明內容

本申請的目的是提供了一種基于內積相關度的航空發動機葉片動測振型識別方法，以解決或減輕背景技術中的至少一個問題。

本申請的技術方案是：一種基于內積相關度的航空發動機葉片動測振型識別方法，所述方法包括：

在葉片上布置多個應變片形成應力測點并開展葉片動應力測量試驗，獲得葉片共振轉速、共振頻率和各測點的實測應力值，將各測點的實測應力值按序共同表示為一實測應力向量；

開展不同轉速條件下的動頻分析，得到各轉速條件下，各階頻率值和各應變片位置的節點應力，并建立該葉片和對應應變片布置方案的動頻數據庫；

從動頻數據庫中選取與所述共振轉速最為接近的動頻轉速，進而在動頻數據庫中選出與共振頻率在預定范圍以內的多個頻率確定為疑似振型頻率；