Research on super-element condensation method of aero-engine magazine structure dynamic model considering connections

YANG Zhe; ZHANG Baoqiang; TANG Zhenhuan; TANG Yong; FENG Wujun; LIN Haidong; WANG Siqi; LI Jinhui

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.007

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Research on super-element condensation method of aero-engine magazine structure dynamic model considering connections

·Vibration·Noise·Monitoring·Diagnosis· | 更新时间：2026-02-12

- Research on super-element condensation method of aero-engine magazine structure dynamic model considering connections
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 2, Pages: 56-61(2026)
- 作者机构：
  
  1.厦门大学航空航天学院，厦门 361102
  2.中国航发湖南动力机械研究所，株洲 412002
  3.中国航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室，株洲 412002
- 作者简介：
  
  TANG Zhenhuan, E-mail: 2921002520@qq.com
- 基金信息：
  
  National Science and Technology Major Project(2019-I-0006-0006)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.007
  CLC： V232.7
- Received：09 July 2024，
  
  Revised：2024-07-30，
  
  Published：15 February 2026
- 稿件说明：
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杨哲，张保强，唐振寰，等. 含连接的航空发动机机匣动力学模型超单元缩聚方法研究［J］. 机械强度，2026，48（2）：56-61.

YANG Zhe，ZHANG Baoqiang，TANG Zhenhuan，et al. Research on super-element condensation method of aero-engine magazine structure dynamic model considering connections［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：56-61.
杨哲，张保强，唐振寰，等. 含连接的航空发动机机匣动力学模型超单元缩聚方法研究［J］. 机械强度，2026，48（2）：56-61. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.007.

YANG Zhe，ZHANG Baoqiang，TANG Zhenhuan，et al. Research on super-element condensation method of aero-engine magazine structure dynamic model considering connections［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：56-61. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.007.

摘要

目的

针对航空发动机机匣结构复杂、子结构及连接关系多、有限元模型节点量大导致动力学求解效率低的问题，提出一种含连接的机匣结构动力学模型超单元缩聚方法，以实现高效精准求解。

方法

首先，以螺栓连接机匣为研究对象，基于其实物连接结构划分超单元子结构与残余结构。其次，定义连接面外部节点，将超单元子结构缩聚至残余结构连接面。然后，装配各结构得到缩聚模型。最后，通过锤击法模态试验验证方法有效性。

结果

结果表明，缩聚后模型模态求解时间由623 s降至21 s，缩聚前、后仿真频率的最大误差为0.79%，与试验频率的平均误差为0.35%，在保证高建模精度的同时大幅提升了计算效率。

Abstract

Objective

Aiming at the low dynamic solution efficiency caused by the complex structure

numerous substructures and connections

and a large number of nodes in the finite element model of aero-engine magazine

a super-element condensation method for the dynamic model of magazine structure with connections was proposed to achieve efficient and accurate solution.

Methods

Firstly

a bolt-connected magazine was taken as the research object

and super-element substructures and residual structure were divided based on its physical connection structure. Secondly

external nodes on the connection surface were defined

and the super-element substructures were condensed to the connection surface of the residual structure. Then

each structure was assembled to obtain the condensed model. Finally

the effectiveness of the method was verified by a modal test using the hammering method.

Results

The modal solution time of the condensed model was reduced from 623 s to 21 s

the maximum error of the simulation frequency before and after condensation was 0.79%

and the average error compared with the test frequency was 0.35%

which greatly improved the computational efficiency while ensuring high modeling accuracy.

关键词

Keywords

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