基于改进时变刚度的裂纹叶片非线性振动响应分析与试验验证

来源：振动与冲击杂志2025年第13期北京时间：

作者：王瀚逸, 冯坤kunfengphd, 李泽骥, 李迎丽, 肖袁

单位：1. 北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室,北京100029;2.香港大学,香港999077;3.中国石油安全环保技术研究院有限公司,北京102206

摘要：叶片上的裂纹故障威胁着航空发动机等动力机械装备的安全运行，排查裂纹带来的非线性振动对于保障发动机的安全具有重要的意义。许多研究采用时变刚度来研究裂纹叶片的非线性振动，然而用传统的时变刚度描述的裂纹叶片非线性振动并不完全准确。针对这一问题，基于余弦函数提出了一种改进的时变刚度解析表达式，建立对数谱和综合非线性指标（NLI）研究了裂纹叶片的非线性振动响应。然后对不同程度的裂纹叶片进行了激振实验，并根据实验结果对改进后的时变刚度解析表达式做了进一步的改进完善。结果表明：时变刚度显著影响叶片的非线性振动形式，频谱上出现与刚度变化频率有关的高次谐波频率成分。结合对数谱和综合非线性指标能证明改进后时变刚度的有效性，相比改进前与实测结果更加一致。<br>

关键词：裂纹叶片；时变刚度；非线性响应；呼吸效应