[发明专利]模态阻尼识别方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种模态阻尼识别方法、装置和系统，该模态阻尼识别方法包括步骤：获取转子的幅频数据和相频数据；根据获取的幅频数据，绘制幅频曲线，确定临界转速点；根据获取的相频数据，绘制并拟合相频曲线，获取拟合的相频曲线方程；根据拟合的相频曲线方程，计算出拟合的所述相频曲线中临界转速点处的切线的斜率；并根据计算出的斜率，获取模态阻尼比。本发明提出的模态阻尼识别方法，从幅频曲线中方便和准确地确定临界转速；利用相频曲线在临界转速点处的切线斜率与阻尼比成倒数关系来识别模态阻尼比，从而方便、快捷、精确地获取模态阻尼比。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种模态阻尼识别方法和装置。此外，本发明还涉及一种包括上述模态阻尼识别装置的系统。

背景技术

振动三要素频率、幅值和阻尼的测量中，阻尼的准确识别难度最大，阻尼对振动和噪声的控制有着十分重要的作用。首先，阻尼可以抑制转子系统的振动与噪声。由于阻尼的隔振作用，使得转子能顺利通过临界转速，从而避免通过临界转速时产生过大振幅，造成转、静子碰磨。其次，采用有限元法计算转子系统的动力特性时，必须输入转子系统的阻尼系数。再次，在普遍关注的无试重动平衡中，也必须测得转子系统的阻尼系数。

阻尼是结构的重要动力特性之一，是影响转子动力响应幅值和结构稳定性的重要参数。与结构的质量和刚度相比，结构的阻尼信息获取比较困难。这是由于阻尼的机理复杂和实验测量存在困难。在现有技术中，阻尼识别方法分为时域法和频域法。

(1)时域法(自由衰减法)

单自由度系统是最基本的振动系统，能揭示振动系统的很多基本特性。多自由度线性系统常常可以看成多个单自由度系统特性的线性叠加。

单自由度有阻尼系统的振动微分方程为

公式(1)中，x、和分别为位移、速度和加速度。一般情况下，阻尼比ζ<<1，因此该系统的响应函数可以表示为

公式(2)中，t为时间参数，为有阻尼固有频率，A和分别为幅值和初相位。

由初始位移x₀和初始速度可得幅值和初相位：

对于小阻尼系统(ζ<0.1)，有

式中，n为衰减周期，通常取幅值衰减一半或者是1/e时的衰减周期进行计算，如图1所示。

(2)频域法(半功率带宽法)

频域法通过半功率带宽(-3dB)求解阻尼比，如图2所示。粘性阻尼系统频响函数的基本表达式为

频响函数的极坐标(复指数)形式为

其中，频率比