航空发动机强度与振动课程教学大纲
《航空发动机强度计算》的多媒体教学-模板
《航空发动机强度计算》的多媒体教学航空发动机强度计算课程是飞行器动力工程专业学生的专业必修课，以航空发动机的旋转零部件为其研究对象，着重分析了转子叶片的静强度和振动分析、轮盘的静强度分析及整机振动与平衡等方面的内容，希望学生通过本课程的学习，掌握零件或部件的工作条件、强度计算的基本理论与方法。
本课程以航空发动机结构、原理及机械振动、理论力学、弹性力学等课程为先修课程，具有显著的多学科交叉的特点。
采用传统的板书教学方法，学生难以对实际结构有形象的认识，教学过程枯燥，不利于学生深入理解力学模型的建立，导致教学效果不理想。
21世纪，人类跨入信息时代，多媒体技术蓬勃兴起，迅速发展，该技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
多媒体进入教育领域之后，教学手段、教学方法、课堂教学结构以及教学理论都随之发生了变化。
因此，本人就关于航空发动机强度计算课程中如何更好地利用多媒体教学方法开展了思考，并提出了与传统教学相结合的建议。
一、多媒体教学之优势航空发动机强度计算作为专业必修课，从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构，建立模型，开展结构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥，采用传统的板书教学模式，教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心，此外，传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响，从而影响学生听课的积极性，教学的进度和教学的质量。
与板书教学相比，教师使用多媒体课件时，学生往往会表现出较大的兴趣。
据有关调查统计，同样的内容，视听结合记忆效果比只凭看提高40%，多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。
因此，在发动机强度计算的教学过程中，采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。
多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合，并采用投影屏幕的形式显示出来，结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。
强度与振动 课件 Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
5
5.2 转子临界转速基本特性
5.2.1 单盘无重轴转子的临界转速 5.2.2 转子系统运转时诸力间关系 5.2.3 转子重心转向
Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
cr k m ？？
由临界转速定义 dy 0 ， cr d
e km d 1 2 d 1 4km
m
k
2
k 1 d m 2 m
2
临界转速下的挠度
ymax
d , cr
Chapter 5
School of Jet Propulsion, BUAA
School of Jet Propulsion, BUAA
18
2、计及摩擦阻尼力
投影到OO'线上，力平衡方程为：
m 2 y cos t e cos t d y sin t ky cos t 0 d k 2 y cos t y sin t e 2 cos( t ) m m
刚度k值的大小决定于轴的尺寸、加载点、轴在两支点上的安 装条件及轴的材料
EI
l/2 EI a
EI b
Chapter 5
l/2
l
a
48 EI k 3 l 3EIl k 2 2 a (l a ) 3EI k 2 (a b)a
14
School of Jet Propulsion, BUAA
5.2.2 转子系统运转时诸力间关系
7
2 建立挠曲方程
弹性恢复力： 旋转惯性力：
航空发动机振动监测技术-教学PPT课件
三、振动监测系统的组成 振动监测系统：预处理、报警和结果输出、数据库、 数据采集、数据传输和通信及监测分析。 振动监测过程：振动测量、振动信号处理、故障特征 提取、状态识别。 振动监测系统的主要功能： 1、数据存储与显示。 2、系统的信号分析与处理 3、数据管理
1、振动测量: ①振点：传统做法是振点选择在外部机匣上， 新型发动机振点转移至内部转子支撑点。 ②参数：振动位移、振动速度、振动加速度。
仪 ③ 运用快速傅里叶变换技术的数字式振动信号分析仪。
国外发展较快。 ④ 机载发动机数字式振动监视仪，分析加速度计所测
的信号并生成及存储发动机振幅和相位的数据。波 音、空客、麦道均MICROTRAC的仪器。
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航空发动机振动监测技术
2023最新整Leabharlann 收集 do something一、概述 发动机高低压转子由盘、轴、叶片等零部件组装
而成，在运行时会存在不平衡，因此产生振动信号。 振动信号是发动机状态监控与故障诊断过程中常
见的数据。
二、发动机振动机理及超限的原因 发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组 成，涡轮和压气机为旋转部件，连成一体，振动通过 轴承和发动机承力结构传到发动机，引起发动机的振 动。 发动机振动可分为：转子振动、轴承振动、整机振动 等。
2、振动测量方法:
名称 电测法
机械法
原理
优缺点及应用
被测对象振动量转换为 电量
灵敏度高，便于分析， 但易受磁场干扰。目前
最广泛的方法
利用杠杆原理将振动量 放大
抗干扰力强，给工件加 负载，低频大振幅振动
及扭振的测量
光学法
北航强度震动Chapter 6
其是支承零件，如轴承座，机匣，吊挂等。它们作为弹性体产 生的振动或共振都会影响转子的振动，从而影响发动机振动；
B.传感器的位置
a.机匣的自振频率密集，产生各种形式的局部振动或共振的可能 性更大。如果测发动机振动的传感器正好放在机匣振动最大的 部位，则测出的振幅增大。振动传感器最好放在靠近发动机重 心附近的外壳上，使它尽量反映的是发动机重心的振动。 b.位置不同，不同型号发动机不能比较，同型号的发动机也不能 比较 ； c.涡轮处测的值比压气机的大； d.装在飞机上测的值比试车台上的大。
讨论
A.发动机振动的幅值不仅与转子不平衡度有关，还与发动机质
量、转速以及机架的刚性有关，即 B.规定q/m之值是判定发动机振动的标准。在设计新机时，以 所选的值与使用中性能良好的发动机进行比较，来判定所设 计的发动机整机振动性能。 C.统计数据：q=(0.018～0.030)m，单位克·厘米(g·cm)。 D.中小型发动机q值靠近低限；大型发动机靠近高限。q为整个 转子（包括压气机和涡轮）的不平衡度之和。
13 12/16/2013 1:57:36 PM School of Energy and Power Engineering 14
过荷系数更一般的表达式 K
12/16/2013 1:57:36 PM School of Energy and Power Engineering
a n
i 1
m
6.2.2 整机振动的标定
发动机振动时，振动负荷施加于机架上。这种负荷是周期性 变化的，其频率即为发动机转速；负荷最大值为发动机总质 量与振动最大加速度之积，其与发动机重力的比值称为发动 机的过荷系数 通常用K表示： 机的过荷系数，通常用
y0 f (q, m, k , )
航空发动机强度与振动课程补充材料1
补充材料1强度储备强度储备是发动机零件强度可靠性的主要判据。
在确定强度储备时，必须评定发动机零件(元件)的结构强度以及作用力和工作条件。
在实际计算中采用各种强度储备。
按应力的强度储备：max min cr,σσσ=n式中，min cr,σ——断裂应力的最小值；max σ——最大的作用应力。
按寿命或循环数的储备：max min r,t t n t =max min r,N N n N =式中，min r,t , min r,N ——至断裂的时间(寿命)和循环数的最小值；max t , max N ——加载的时间和循环数的最大值。
按寿命或循环数的储备一般远大于按应力的强度储备：m N n n σ=式中，m ——疲劳曲线或持久强度方程中的幂指数(一般12~4=m )。
按力因素的强度储备：max min r,f f n f =max min r,P P n P =max min r,T T n T =式中，min r,f , min r,P , min r,T ——产生断裂的各加载参数(旋转频率、压力或外力、温度)的最小值；max f , max P , max T ——在工作条件下的上述各参数的最大值。
强度储备一般按某一个增长的加载参数确定(此时其他参数保持不变)。
例如根据应力确定强度储备时，应以一定时间或循环数为条件；根据温度计算储备时，应假定除温度之外，其他加载参数保持不变；以此类推。
一般要定出确定量的强度储备。
此时，相应参数的临界(断裂)值和作用值与定量的置信度评定无关。
断裂时的最小参数值可根据材料或零件的技术条件、手册数据，以及试验研究结果等选取。
作用参数(应力等)的最大值根据苛刻的状态选择。
因为强度储备的主要作用之一是作为新建造的并能成功使用的机器可靠性的尺度，所以它的确定条件应是严格规定的。
近年来开始采用统计的强度储备，计算时，对所取的断裂及作用参数给出近似的置信度评定。
断裂因素值根据一批零件(试样)研究试验加以确定，作用参数的最大值也用一系列测量(张量测量等)求得。
航空发动机强度 第1章 叶片强度I(2h)
27
1.2 离心拉伸应力计算
航空发动机结构强度
28
1.2.1 一般公式
P
对i截面（Z=Zi）： Z向
航空发动机结构强度
29
叶片离心力计算：
航空发动机结构强度
30
叶片离心拉伸应力计算的一般公式：
航空发动机结构强度
31
等截面叶片的离心拉伸应力：
航空发动机结构强度
32
1.2.2 离心拉伸应力计算的数值积分方法
静强度 冲击强度 蠕变/持久强度 振动 疲劳 损伤容限
回顾
结构完整性 （Structural Integrity ）
航空发动机结构强度
3
回顾
发动机设计规范
发动机结构完整性大纲
航空发动机结构强
（ENSIP）
回顾
强度设计思想主要经历了如下几个重要发展阶段： （1）上世纪40年代～50年代：静强度和蠕变/持久强 度设计为主； （2）上世纪60年代～70年代：提出疲劳寿命设计思 想（主要针对低循环疲劳问题）； （3）上世纪70年代～80年代：提出损伤容限设计思 想（针对轮盘等关键部件） （4）上世纪90年代以来：开始发展概率/可靠性设计 方法，高循环疲劳问题得到突出重视
航空发动机结构强度
9
1.1 概 述
1.1.1 叶片设计的一般过程 1.1.2 转子叶片的结构特点 1.1.3 转子叶片的工作条件和载荷特点 1.1.4 转子叶片强度计算点的选取 1.1.5 转子叶片强度计算的基本假设和步骤
航空发动机结构强度
10
1.1.1 叶片设计的一般过程
11
风扇/压气机 叶片
变截面
将叶身分成若干段，分别计算每 一段的离心力，然后求和得到总 的离心力。
航空发动机强度与振动课程教学大纲-上海交通大学航空航天学院
《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information）课程代码（Course Code）AV432*学时（Credit Hours）48*学分（Credits）3*课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动（英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines课程性质(Course Type)专业选修类授课对象（Audience）本科大三下学期授课语言(Language of Instruction)中文*开课院系（School）航空航天学院先修课程（Prerequisite）工程热力学、空气动力学、推进原理授课教师（Instructor）课程网址(Course Webpage)*课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。
主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。
通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。
*课程简介（Description）This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests.Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.课程教学大纲（course syllabus）*学习目标(Learning Outcomes) 通过本课程的学习，使学生掌握航空燃气涡轮发动机典型结构件及其组合件的强度与振动基本概念和分析方法；培养学生将实际问题抽象为分析模型的能力，掌握力学基本理论、数学方法的具体应用；把握航空发动机结构强度的设计思想，初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机结构件及其组合件强度与振动实际问题的能力。
《航空发动机强度计算》的多媒体教学-模板
《航空发动机强度计算》的多媒体教学航空发动机强度计算课程是飞行器动力工程专业学生的专业必修课，以航空发动机的旋转零部件为其研究对象，着重分析了转子叶片的静强度和振动分析、轮盘的静强度分析及整机振动与平衡等方面的内容，希望学生通过本课程的学习，掌握零件或部件的工作条件、强度计算的基本理论与方法。
本课程以航空发动机结构、原理及机械振动、理论力学、弹性力学等课程为先修课程，具有显著的多学科交叉的特点。
采用传统的板书教学方法，学生难以对实际结构有形象的认识，教学过程枯燥，不利于学生深入理解力学模型的建立，导致教学效果不理想。
21世纪，人类跨入信息时代，多媒体技术蓬勃兴起，迅速发展，该技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
多媒体进入教育领域之后，教学手段、教学方法、课堂教学结构以及教学理论都随之发生了变化。
因此，本人就关于航空发动机强度计算课程中如何更好地利用多媒体教学方法开展了思考，并提出了与传统教学相结合的建议。
一、多媒体教学之优势航空发动机强度计算作为专业必修课，从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构，建立模型，开展结构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥，采用传统的板书教学模式，教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心，此外，传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响，从而影响学生听课的积极性，教学的进度和教学的质量。
与板书教学相比，教师使用多媒体课件时，学生往往会表现出较大的兴趣。
据有关调查统计，同样的内容，视听结合记忆效果比只凭看提高40%，多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。
因此，在发动机强度计算的教学过程中，采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。
多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合，并采用投影屏幕的形式显示出来，结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。
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《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information）
课程代码（Course Code）AV432
*学时
（Credit Hours）
48
*学分
（Credits）
3
*课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动
（英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines
课程性质
(Course Type)
专业选修类
授课对象
（Audience）
本科大三下学期
授课语言
(Language of Instruction)
中文
*开课院系
（School）
航空航天学院
先修课程
（Prerequisite）
工程热力学、空气动力学、推进原理
授课教师（Instructor）
课程网址(Course Webpage)
*课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。
主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。
通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。
*课程简介（Description）
This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests.
Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes) 通过本课程的学习，使学生掌握航空燃气涡轮发动机典型结构件及其组合件的强度与振动基本概念和分析方法；培养学生将实际问题抽象为分析模型的能力，掌握力学基本理论、数学方法的具体应用；把握航空发动机结构强度的设计思想，初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机结构件及其组合件强度与振动实际问题的能力。
*教学内容、进度安排及
要求
(Class Schedule
& Requirements)
教学内容学时教学方式作业及要求基本要求考查方式绪论
2
课堂教学
每次课堂教
学后有课外
作业，对共
性问题进行
集中讲解
课前预习
自学，课
堂随机提
问；然后
对重、难
点进行讲
解；课堂
教学中融
入小组讨
课堂随机
提问；小测
验
航空发动机
结构强度与
振动基础理
论和方法
6
航空发动机
叶片强度、轮
盘强度、叶片
振动、转子动
力特性、转子
平衡、整机振
动和疲劳强
度的基本概
念、基础理论
和分析方法
20
航空发动机
强度与振动
的设计准则
和一般规律
10
航空发动机
强度与振动
测试技术
6
航空发动机
可靠性
4
*考核方式(Grading) 最终成绩由平时作业、课堂表现、小组大作业、结业考试成绩组合而成。
各部分所占比例如下：
平时作业和上课参与程度：10%。
主要考核对知识点的掌握程度、口头及文字表达能力。
小组大作业及报告讨论：30%。
主要考核分析解决问题、创造性工作、处理信息、口头及文字表达等方面的能力。
考试：60%。
主要考核对航空发动机强度与振动基本知识的掌握程度。
*教材或参考资料(Textbooks & Other Materials) 《航空发动机强度振动测试技术》，李其汉、胡壁刚，北京航空航天大学出版社，1995年
其它（More）
备注（Notes）。