汽轮机叶片是汽轮机的关键零件,对于汽轮机的安全运行至关重要。叶片在气流周期性扰动力作用下可能发生异常振动,从而导致高周或低周疲劳失效。利用叶冠之间的干摩擦产生的阻尼,是一种有效抑制叶片振动、降低叶片动应力的手段。因此,研究叶冠干摩擦阻尼的减振机理十分必要。本文围绕带冠汽轮机叶片开展了以下工作:(1)引入“滞后”弹簧摩擦模型,将叶冠接触面之间的干摩擦力转换为等效刚度和等效阻尼。利用MATRIX27单元,建立了带冠叶片的干摩擦阻尼模型,根据该模型分析了摩擦系数和冠间间隙对等效刚度和等效阻尼的影响,并计算了使叶片振幅最小的最优正压力。(2)建立了带平行冠叶片的有限元模型,计算了该叶片的模态和固有频率,计算结果表明:常温零转速以及工作温度、工作转速下该叶片的一阶固有频率分别为1436Hz和1330Hz,温度载荷、离心载荷对叶片的固有频率影响较大,压力载荷对叶片固有频率影响较小。绘制了叶片的Campbell图,分析了该汽轮机叶片的共振转速。(3)建立了带“Z”型冠叶片的有限元模型,分析了工作转速下的叶片应力。采用不同模型(单叶片模型、成组叶片模型和整圈叶片模型),计算了其模态和固有频率。计算结果表明:在零转速和100%转速下叶片一阶固有频率分别为100Hz和140Hz。(4)分别计算了带平行冠和“Z”型冠锯齿冠叶片的动应力。考虑叶冠之间的干摩擦阻尼后,前者的动应力水平下降了40%左右,后者下降了55%左右,说明干摩擦阻尼具有明显的减振效果。