共振疲劳与颤振疲劳

1、共振疲劳与颤振疲劳三、振动疲劳故障分析 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。l、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

2、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，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）。（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，即需要达到一定交叶片的共振疲劳损坏还必须具备两

3、个条件，即需要达到一定交变应力变应力6 6，还需要振到一定的时间，即循环次数，还需要振到一定的时间，即循环次数n n。通常对材料。通常对材料进行疲劳实验可以获得疲劳寿命线。进行疲劳实验可以获得疲劳寿命线。 3 3、颤振疲劳、颤振疲劳 颤振疲劳是由于叶片产生颤振所引起，颤振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，颤振疲劳寿命环次数的共振疲劳，颤振疲劳寿命n104n104以下。以下。 叶片出现颤振其特点是，大振幅叶片出现颤振其特点是，大振幅, ,大振动应力，低大振动应力，低循环疲劳寿命并伴随有循环疲

4、劳寿命并伴随有“哨叫哨叫”声。这种大振幅，声。这种大振幅，大应力幅下的振动，使叶片材料已进入弹塑性变形，大应力幅下的振动，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。伤，致使叶片在很短时间内产生严重裂纹甚至断折。四、排除叶片振动故障的方法四、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掌握叶片振动问题，其目的在于解决叶片振动及振动故障。振动故障。 防止或排除叶片振动的方法，大体有三种方法，防止或排除叶片振动的方法，大体有三种方法，一是从解决叶片振动内因一是从解决叶片振动内因自振频率着手，称为调自振频率着手，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）和采用减振结构法是增大叶片抗振强度（如阻尼力）和采用减振结构法 1、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，对于解决颤振问题也有一定的效果。 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