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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于光学检测的整体叶盘有限元建模与失谐辨识方法，采用3维结构蓝光投影扫描系统测量叶片型面的差异化信息，构建精确的叶片几何型面点云模型，通过新型网格变形技术，将谐调整体叶盘设计有限元模型表面节点自动投射至实测点云表面，以回避传统逆向工程中冗长低效的实体模型重建和有限元分网环节，从而实现整体叶盘高保真有限元模型的快速构建。本发明能够准确建立对叶片几何失谐的模型描述，并进一步直接量化识别叶片几何失谐对其固有频率和振型的影响，可大幅提高几何失谐整体叶盘建模与动力学分析的准确性和效率，对于开展整体叶盘高循环疲劳失效预防设计以保障其结构完整性具有重要的实用价值。

主权项：1.基于光学检测的整体叶盘有限元建模方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，基于三维数字化光学检测技术捕获整体叶盘的叶片型面几何信息，得到测量点云数据，进而得到点云模型；步骤2，整体叶盘设计模型具有循环对称特性，对整体叶盘设计模型的任一扇区进行有限元分网并沿周向复制，得到谐调叶盘有限元模型；步骤3，将点云模型和整体叶盘设计模型进行配准；步骤4，针对谐调叶盘有限元模型中的每一个叶片，分别获取该叶片压力面和吸力面有限元节点与对应该叶片的点云模型的总距离偏差信息，二者之中取偏差数值较大者为该叶片的预变形参考面；步骤5，将预变形参考面上的每个有限元节点投影至点云模型，得到对应的预变形节点及位移变形矢量；步骤6，对预变形参考面上的一个有限元节点，对谐调叶盘有限元模型中叶片非参考面上距其最近的相邻节点施加与其相同的位移变形矢量，得到该相邻节点对应的预变形节点；步骤7，将步骤5和6得到的预变形节点分别投影至点云模型，得到谐调叶盘有限元模型中叶片每个有限元节点的投影节点；步骤8，对步骤7得到投影节点进行矢量校准；步骤8中矢量校准的步骤如下：1甄别投影前后位移矢量与其相邻节点偏差不满足设定条件的节点：记N1x1,y1,z1,…,Nmxm,ym,zm是投影前谐调叶盘有限元模型叶片表面网格节点Nx,y,z相邻节点，投影后的节点记为N1′x′1,y1′,z1′,…,N′mx′m,y′m,z′m和N′x′,y′,z′，为各节点投影前后变形的位移矢量，其中 节点Nx,y,z与Nixi,yi,zi的位移矢量偏差为 则对于节点Nx,y,z的每个相邻节点，其位移矢量偏差需满足 其中为Nixi,yi,zi和Nx,y,z之间的距离，r为调控节点投影后相对变形的可变系数；2针对变形位移矢量偏差不满足设定条件的节点，其位移矢量进行如下的校准处理： 其中，为Nx,y,z校准后的变形位移矢量；则Nx,y,z在变形位移矢量校准之后的新节点为 步骤9，根据矢量校准后的投影节点，生成体网格，获得整体叶盘高保真有限元模型。

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