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齿轮传动风扇发动机(Geared Turbofan Engine,以下简称GTF发动机)是新一代大涵道比涡扇发动机,其发动机风扇转子系统包括风扇传动系统和齿轮传动系统,风扇传动系统是是一个复杂的转子系统,主要由整流锥、风扇转子、风扇轴和传动轴等多个部件组成,在发动机正常工作中多个部件振动相互耦合,从而使得对这类系统的分析不能仅仅以单个部件为研究对象,也需要对整体系统进行振动特性分析。此外,由于GTF发动机风扇叶片尺寸的加大,离心力、气动力和其他非稳定激振力对风扇传动系统振动的影响也越来越大,因此也需要根据GTF发动机实际使用工况开展流固耦合振动特性分析。本文利用有限元计算和试验验证相结合的方法,针对风扇传动系统的振动特性以及流固耦合问题展开了如下研究:1.对GTF发动机风扇传动系统进行三维建模,利用SolidWorks强大的3D建模功能对各部件进行三维建模并进行数字化修改,通过配合关系进行装配体的拼装,组成风扇传动系统,接着对风扇传动系统进行了载荷和边界条件分析并用ICEM进行了固体网格划分,以及网格无关性验证;2.从设计的角度对某GTF发动机风扇传动系统以及各部件进行了振动特性分析,计算了各阶固有频率和模态振型,考虑离心载荷对其模态频率振型的影响,并针对风扇轴系和风扇传动系统进行了坎贝尔图共振分析,考虑一倍频共振和二倍频谐共振,风扇传动系统共振转速为6000rpm和12000rpm,其工作转速应该避开这两个共振转速点,为风扇传动系统的设计和运行提供了安全性的参考建议;3.基于LMS模态振动试验测量了风扇轴、传动轴、风扇叶片、风扇转子的固有频率和模态振型,发现有限元计算的模态频率和振型与试验测量的误差在可接受的范围内,验证了有限元计算的准确性和合理性,为GTF发动机风扇传动系统的振动特性分析提供了理论依据;4.从GTF发动机风扇叶片的实际使用工况对风扇叶片进行了流固耦合振动特性分析,研究气动载荷和离心载荷对某型GTF发动机风扇叶片振动特性的影响,发现叶片最大应力变形在叶片的中部,故在设计优化中,应对叶片中部的制造工艺有所加强,提高它的刚强度,防止叶片因振动损伤引起发动机事故。