叶片共振疲劳与颤振疲劳分析

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　　绝大多数叶片都是由于振动疲劳而损坏，从叶片的振动现象上看，叶片有强迫振动疲劳，共振疲劳与颤振疲劳。三者虽都属于振动疲劳，有其共同性质，然而由于各自的振动状态不一样，危及叶片的疲劳程度以及疲劳裂纹发展的快慢与结果也都不一样。其中叶片以出现共振疲劳为多，较严重，颤振疲劳虽然少，但危害性最大。

　　1、强迫振动疲劳
       叶片工作时一直受有强迫激振力的作用，只是激振力有大有小，频率或高或低。

　　一般情况在小激振力作用下，叶片具有较小的振动应力，即使在很高的循环次数下面，叶片也不致于疲劳损坏。振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动。

　　2、共振疲劳
       叶片的共振疲劳是所研究的重点，发动机中绝大多数叶片都是共振疲劳损伤故障。叶片共振时，振幅很大，叶片内部产生较大的振动应力。

　　共振疲劳的断口特征是，疲劳裂纹表面有一个疲劳源，这个疲劳源可以在叶片截面最大应力处，或者是近于最大应力区由叶片表面缺陷所引起。疲劳源形成后，自源点向外发展形成贝壳形的疲劳环(有的也称为海滩形疲劳环)。

　　叶片的共振疲劳损坏还必须具备两个条件，即需要达到一定交变应力，还需要振到一定的时间，即循环次数n。通常对材料进行疲劳实验可以获得疲劳寿命线。

　　3、颤振疲劳
       颤振疲劳是由于叶片产生颤振所引起，颤振疲劳又称为低循环次数的疲劳，以此区别于高循环次数的共振疲劳，颤振疲劳寿命n≤104以下。

　　叶片出现颤振，其特点是大振幅、大振动应力，低循环疲劳寿命并伴随有“哨叫”声。这种大振幅，大应力振幅下的振动，使叶片材料已进入弹塑性变形，加速了叶片疲劳的扩展速度，也加速了叶片的疲劳损伤，致使叶片在很短时间内产生严重裂纹甚至断折。

　　4、排除叶片振动故障的方法
       掌握叶片振动问题，其目的在于解决叶片振动及振动故障，防止或排除叶片振动的方法有三种：

　　  · 一是从解决叶片振动内因——自振频率着手，称为调频法，以避开共振;

　　  · 二是从解决叶片振动的外因——激振频率着手，称为调激振频率法，以避开共振;

　　  · 三是增大叶片抗振强度(如阻尼力)和采用减振结构法。

　　5.、叶片的调频法
　　叶片的调频是从内因着手，改变叶片的自振频率，以避开共振。调频对解决共振疲劳较为有效，对于解决颤叶片调频可以使叶片自振频率调高，也可以调低，一般使叶片频率调高为好。因为在同样激振力作用下，叶片频率高，意味着刚性好，振副小振动应力就相应变小。

　　叶片自振频率计算：

　　调频就是改变上述各参数以改变自振频率值。

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