[发明专利]一种基于内积相关度的航空发动机叶片动测振型识别方法

说明书

本申请提供了一种基于内积相关度的航空发动机叶片动测振型识别方法，包括：在叶片上布置多个应力测点获得叶片共振转速、共振频率和实测应力值，将各实测应力值表示为实测应力向量；开展不同转速条件下的动频分析，得到各转速条件下各阶频率值和节点应力，并建立动频数据库；从动频数据库中选取与共振转速最接近的动频转速，选出与共振频率在预定范围内的多个频率确定为疑似振型频率；分别选取疑似振型中多个应力测点的计算应力值，并表示为各疑似振型的计算应力向量；计算实测应力向量和各计算应力向量之间的内积相关度；根据大小确定计算应力向量与实测应力向量最相关内积相关度，最相关内积相关度对应的疑似振型频率为共振振型对应的振型频率。

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种基于内积相关度的航空发动机叶片动测振型识别方法。

背景技术

由于离心力、温度和气动力等因素影响，航空发动机中的压气机和涡轮叶片在发动机实际工作状态下将会承受较大载荷，可能会出现强迫共振和气流诱发的叶片振动，甚至产生破坏性振动，危害发动机安全和使用寿命。因此，在发动机研制及故障排查等工作中，必须开展叶片的动应力测量工作。

发动机叶片动应力测量试验可以获取不同工况下叶片的共振频率和贴片位置动应力值。由于应变片数量有限，难以全面监控各共振振型的最大振动应力，故需要依据有限的数据信息进行叶片共振振型判断和最大应力折算，进而判断各共振振型下最大振动应力点是否满足高周疲劳寿命要求，以保证发动机安全运行。

当前发动机叶片动应力测量(简称动测)试验中，叶片共振振型的判断过程为：

1)选择同一个叶片上的应变片，记录某一共振时刻下叶片实测共振频率和不同应变片实测振动应力；

2)对叶片开展相应或相近转速下的动频分析，得到考虑离心力和温度影响的叶片计算共振频率，以及相应贴片位置和贴片方向的计算相对振动应力；

3)将实测共振频率和理论计算频率进行对比，频差在可接受范围内即确定为疑似振型；

4)根据频率确定疑似振型，对比实测和计算的不同测点振动应力比值，认为比值不反向，且比值相差在可接受范围内，即确定为该阶振型。

然而上述叶片共振振型判断方法或过程存在以下缺点：

a)根据各测点振动应力比值判断叶片振型，工作量繁琐，存在一定的主观性；

b)在多轮动测过程中，受到工作线调节、气流攻角变化、进气畸变等因素影响，共振频率非常丰富，需要反复对不同振型进行比对，工作效率较低；

c)对于高阶振型，振动应力大点多集中于边角位置，未发生明显振动的位置应力过小，各测点应力差异悬殊，难以形成统一的高阶振型识别标准；不仅如此，对于过小的实测应力值，难以排除测试系统误差因素，该误差将对应力比值带来很大影响，为高阶振型识别增加了难度。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于内积相关度的航空发动机叶片动测振型识别方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种基于内积相关度的航空发动机叶片动测振型识别方法，所述方法包括：

在叶片上布置多个应变片形成应力测点并开展叶片动应力测量试验，获得叶片共振转速、共振频率和各测点的实测应力值，将各测点的实测应力值按序共同表示为一实测应力向量；

开展不同转速条件下的动频分析，得到各转速条件下，各阶频率值和各应变片位置的节点应力，并建立该叶片和对应应变片布置方案的动频数据库；

从动频数据库中选取与所述共振转速最为接近的动频转速，进而在动频数据库中选出与共振频率在预定范围以内的多个频率确定为疑似振型频率；