[發明專利]一種面向葉盤高保真動力學建模的界面減縮方法

在審

• 申請號: 202210435500.2
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114912192A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 姚建堯;賈子初;曹芝腑;梁道森;周向鑫
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 黃濤

本發明涉及有限元動力學響應分析技術領域，具體公開了一種面向葉盤高保真動力學建模的界面減縮方法，包括以下步驟：步驟一、將葉盤模型劃分為葉片及輪盤兩類子結構模型，并得到對應的質量、剛度矩陣；步驟二、通過對葉片及輪盤交界面選取節點，生成轉換矩陣，對葉片和輪盤分別進行一次減縮得到一次減縮模型；步驟三、對一次減縮模型使用子結構法進行二次減縮，得到響應分析計算使用的二次減縮模型。該方法對傳統子結構法進行改進，以解決傳統子結構法因保留界面全自由度，導致計算效率與完整模型計算效率相比提升并不足的技術問題。

技術領域

本發明涉及一種面向葉盤高保真動力學建模的界面減縮方法，屬于葉盤有限元動力學響應分析技術領域。

背景技術

隨著航空發動機結構性能提升的需求日益迫切，對其中的葉盤結構提出了更高的要求。葉盤結構由各自成型工藝逐步向一體化成型工藝發展。工藝的發展在帶來如減少結構零件數，大幅度減輕結構質量，提升結構氣動性能等優勢的同時，其間產生的問題也不容忽視。尤其是一體化成型的葉片間會存在一定的幾何偏差，稱之為失諧現象。失諧會導致結構性能和壽命的嚴重下降，因此為了計算獲取失諧葉盤的振動特性需要對大量的隨機失諧樣本進行分析。

對于大規模的葉盤結構，一般直接通過商用有限元軟件完成動力特性分析及振動響應計算，這將會耗費大量的計算成本。尤其是針對多個失諧葉盤樣品進行動力特性分析時，計算成本成倍增加。此時通常采用子結構法將模型劃分為幾個子結構來降低計算規模，增加計算效率。然而，葉片和輪盤之間的界面往往較為復雜，劃分的網格數量較多，此時采用傳統的子結構法將保留界面全自由度，導致計算效率與完整模型計算效率相比提升并不明顯。因此，如何提高傳統子結構法的計算效率成為亟待解決的工程問題。

發明內容

本發明意在提供一種面向葉盤高保真動力學建模的界面減縮方法，對傳統子結構法進行改進，以解決傳統子結構法因保留界面全自由度，導致計算效率與完整模型計算效率相比提升并不足的技術問題。

為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：

一種面向葉盤高保真動力學建模的界面減縮方法，包括以下步驟：

步驟一、將葉盤模型劃分為葉片及輪盤兩類子結構模型，并得到對應的質量、剛度矩陣；

步驟二、通過對葉片及輪盤交界面選取節點，生成轉換矩陣，對葉片和輪盤分別進行一次減縮得到一次減縮模型；

步驟三、對一次減縮模型使用子結構法進行二次減縮，得到響應分析計算使用的二次減縮模型。

進一步的，步驟二中的界面選點策略包括，基于均勻選取的前提下，在葉片及輪盤的交界面按照總界面節點數50％的比例選點，得到界面減縮節點集。

進一步的，步驟二中按照以下三種策略中的一種選取界面節點：

(1)橫、縱向均進行的間隔均勻選點策略，即先橫向間隔地選取界面節點，再對這部分節點進行縱向的間隔選??；

(2)縱向的間隔均勻選點策略，即對界面節點進行縱向的間隔選?。?/p>

(3)橫、縱向的錯開的間隔均勻選點策略，即先對界面節點各行分別進行縱向錯開的間隔選點。

進一步，步驟二中，分別按照所述的三種策略進行選點，得到不同三種不同的界面減縮節點集，并分別得到相應的一次縮減模型；

在步驟三中，分別對三種不同的一次縮減模型進行二次縮減，得到三種不同的二次縮減模型；

還包括，利用三種不同的二次縮減模型進行模態分析，并取固有頻率相對誤差最小的一種用于響應分析計算。