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热力发电》年第期
汽轮机叶片的实验模态分析与参数识别
能源部西安热工研究所全军王仲博
西北工业大学孙国锟
摘要
本文绍了实骀模痞分析与参数识别的基盎理论· 以及应用多向传递函数分析方法对空闻扭曲体进分析
数学方法。并赍绍了侥甩上述方法对长扭叶片进行横志分析与参数识剐的实验实例.
论【可得;
前言
三——一
随着越来越多的大型汽轮机组的制造和三】一∞∞
投产,提供准确的叶片动静态特性参数,
中,中,
对于改进叶片设计预防事故发生、宴现安
全运行有着十分重要的意义。.. 一..’
一∞∞,
实验模态分析是一种快速而又准确的分
中,
析方法, 近年来在航空、航天领域里显示了
巨大的作用。为此,我们将该法应用于汽轮式、为系统的传递函数矩阵及其元素
机长扭叶片参数识别。. 的表示式,它说明了位移响应对激励力的传
由于汽轮机叶片长,质量大, 且为扭曲递情况。式说明了位移响应可表示为前
叶片, 采用常规的模态分析方去十分困难, 阶模态的叠加。
为了识别其空间振型,我们采用了多向传递由上式可知, 由传递函数矩阵的一行或
函数分析方法。其结果表明效果良好。一列即可识别出系统的全部模态参数。因
此, 可以人为地施加给定的激励力, 同时测
模态分析的基本理论量系统的响应, 再经过数据处理即可得到传
递函数矩阵。
对一般的结构系统进行离散化: 若所测响应为加速度响应, 则同样的分
析可作出略有不同的结果

自由度。,’耋寺
对其进行变换, 根据模态叠加但仍含有位移传递函数所具有的性质及其参
原理, 模态的正交性以及正则振型阻尼理数。
一—
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对、方向亦同。、,、”
多向传递函数分析方法为激励的方向余弦。
因同向传递函数及交叉传递函数均为固
长扭叶片等空间扭曲构件, 表面形状复定方向, 对任意激励保持不变,所以如果进
杂, 各点振动方向及同一点在不商模态下的行三次不同方向的激励即可得个方程, 且
振动方向均不同, 故无法采用通常的单向传因为方向不同, 个方程线性无关, 因此可
递函数, 只能采用既有同向又有交叉传递函解出个同向及交叉传递函数。式中的,,
数的多向传递函数分析方法, 其函数表示及方向余弦均可由实测得到。
为: 就叶片而言, 因其纵向振动很小, 可认
;∞:∞/∞为振动仅发生在横向平面,即—平面内。
式中,、一响应、激励位置两点间的双向传递函数表示为:
、一响应、激励的方向, 当两方向
相同时即为同向传递函数, 不
同时即为交叉传递函数。◇㈩
事实上在空间扭曲体上直接坝量各坐标
方向上力的分量和响应分量是十分困难的, 因此仅需沿不同方向激励二次, 同时测
但可借助于数学方法对某次激励力与向的出,两个方向的响应,应用式即可求
响应的传递函数,分解为: 出全部同向及交叉传递函数。
,:;。在此双向情况下系统的传递函数矩阵
;. 为:
/ ;
耋五
、
, ; , ;,⋯⋯中, /
则前节所述的全部结论可推广到空间扭曲体邻模态影响小等特点, 但计算量较大, 在所
中。需精度较低或