2.2  叶片振动的基本形式

    叶片振动的形式有很多种，按激振力的有无及其特点可以分为自由振动、强迫振动和自激振动等三种基本的振动形式。

    自由振动是指振动系统在无交变外力作用下所发生的简谐振动。自由振动的频率仅取决于振动的物理参数。对于单自由度系统，振动频率取决于系统的质量和刚度参数：对于多自由度系统，其取决于系统的质量矩阵和刚度矩阵，亦可看成取决于系统的边界条件、几何情况与材料参数。

    强迫振动是指振动系统在周期性交变外载荷或位移作用下所产生的振动。它是由外界激振力激起的，并以外界激振力的频率振动。如气体尾流激振力和旋转失速造成的气体激振力使叶片产生的振动均属强迫振动。当外界激振力的频率与振动系统的固有频率相同时，振动系统会产生强烈振动，即出现共振现象。来.自/751·论|文-网·www.751com.cn/

    自激振动是指受自激力作用所产生的振动。它不同于自由振动和强迫振动。这种振动不是由周期性外载荷引起的，而是因结构或工作条件等原因由气流所诱导的振动。一旦出现这种振动，则系统会不断从气流中吸取能量，因而激发系统自身的振动。如果振动系统的阻尼耗能不足以抵消系统所吸收的能量，则随着能量的不断积累，振幅越来越大，振动应力也迅速增大，很快即会因系统的振动疲劳而使结构出现裂纹乃至断裂。叶片颤振即属于自激振动。

2.3  叶片振动的主要参数

    对工作叶片来说，最能反映其性能的三个参数是固有频率、振型和振动应力，它们三者之间又是相互联系的。

    振动频率是指叶片每秒振动的次数。各类振动均有其相应的各阶振动频率，振动阶次越高，振动频率值越大。叶片的固有频率(即自振频率)包括动频(即旋转态固有频率)与静频(非旋转态固有频率)两种。静频仅取决于叶片的材料特性、几何特性及边界条件，与外界因素无关。动频是指叶片旋转时在离心力作用下的固有振动频率，它随转速变化而变化，即是转速的函数。动频和静频是不相同的，有时候相差很大，但静频和动频之间有一定的关系，在后续的固有频率理论估算中将详细说明。

    振型是指叶片以某阶频率振动时，叶片中各点的振动位移的相对关系。振动过程中叶片各点距平衡位置的最大距离称为振幅。振幅为零的各点的连线称为节线，根据节线的数目及其分布规律可以判断结构的振动形态。叶片除了产生弯曲振动外，还有扭转，复合振动。在下节中对叶片振型详细介绍。文献综述

    振动应力是指叶片在振动位移变化时，由叶片变形所形成的交变应力。在自由振动分析中，它只是一种相对应力分布情况。在强迫振动中振动应力是由交变激振载荷所决定。在振幅和周期保持不变的稳定强迫振动中，叶片承受一定的振动应力，经过若干次循环，特别是共振发生后，叶片就会产生疲劳，出现裂纹，甚至断裂。因此，强迫振动的振动应力分布与叶片中故障裂纹出现部位有关，它是预估叶片寿命的重要根据。