本文關(guān)鍵詞：某航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片動(dòng)態(tài)可靠性建模與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：渦輪葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，在很大程度上決定著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)劣、工作是否可靠等。在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，渦輪葉片不僅承受巨大的離心力，隨溫度變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，以及高溫高壓燃?xì)馑碌臍鈩?dòng)力等交變載荷的作用，而且隨著工作溫度和載荷循環(huán)次數(shù)的變化，在高溫下工作的渦輪葉片極有可能出現(xiàn)蠕變損傷和疲勞損傷。隨著工作溫度的升高，葉片的力學(xué)性能逐漸降低，其安全裕度出現(xiàn)較大程度的下降，進(jìn)而引起葉片的疲勞破壞。 本文正是針對(duì)上述問(wèn)題，以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片為研究對(duì)象，在深入分析葉片故障模式的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)力-強(qiáng)度分布干涉理論，并考慮載荷循環(huán)次數(shù)的影響，建立了某故障模式下渦輪葉片的動(dòng)態(tài)可靠性分析模型。論文的主要工作如下： （1）考慮載荷作用次數(shù)對(duì)可靠性的影響，在機(jī)械零件強(qiáng)度不隨時(shí)間變化的情況下，分析并討論在單一及多種故障模式下零件的動(dòng)態(tài)可靠性。 （2）根據(jù)非接觸式測(cè)量設(shè)備掃描得到渦輪葉片的空間數(shù)據(jù)點(diǎn)，借助逆向造型軟件Imageware構(gòu)造葉片的特征曲線、曲面，并對(duì)重建的曲面進(jìn)行診斷和質(zhì)量評(píng)估。若曲面的精度達(dá)到相應(yīng)的用戶要求，再對(duì)其實(shí)施一定的操作構(gòu)建完整葉片殼體。利用三維建模軟件UG，采用一系列的操作構(gòu)建葉片三維實(shí)體模型。 （3）利用ANSYS Workbench建立渦輪葉片的有限元分析模型。由于渦輪葉片主要承受離心力、熱應(yīng)力、氣動(dòng)力三種載荷的作用，，利用流體分析模塊Fluid Flow（CFX）對(duì)渦輪葉片進(jìn)行流場(chǎng)仿真，得到葉片的溫度場(chǎng)以及壓力場(chǎng)，并根據(jù)相應(yīng)的模塊計(jì)算葉片的熱應(yīng)力。在不同的工況下，對(duì)葉片施加相應(yīng)的轉(zhuǎn)速、載荷及邊界條件，利用靜力分析模塊Static Structural計(jì)算葉片的應(yīng)力及變形量。 （4）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)每一次“啟動(dòng)-運(yùn)轉(zhuǎn)-停車(chē)”的工作狀態(tài)考慮為載荷作用一次，建立載荷循環(huán)n次時(shí)等效載荷的分布。根據(jù)機(jī)械零件的動(dòng)態(tài)可靠性模型，考慮渦輪葉片不同的故障模式，分析在單一故障模式及其多種故障模式下葉片的動(dòng)態(tài)可靠性。
【關(guān)鍵詞】：渦輪葉片 動(dòng)態(tài)可靠性 載荷循環(huán)次數(shù) 應(yīng)力-強(qiáng)度 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：V232.4;TB114.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究的目的及意義11-13
• 1.2 機(jī)械零件動(dòng)態(tài)可靠性研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 機(jī)械零件動(dòng)態(tài)可靠性建模理論18-29
• 2.1 引言18-19
• 2.2 考慮載荷多次作用時(shí)機(jī)械零件的動(dòng)態(tài)可靠性模型19-28
• 2.2.1 次序統(tǒng)計(jì)量理論19-20
• 2.2.2 載荷多次作用時(shí)等效載荷的分布20-21
• 2.2.3 機(jī)械零件的動(dòng)態(tài)可靠性分析21-28
• 2.2.3.1 單一故障模式下的動(dòng)態(tài)可靠性模型22-26
• 2.2.3.2 多種故障模式下的動(dòng)態(tài)可靠性模型26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 渦輪葉片的逆向造型29-42
• 3.1 逆向工程技術(shù)簡(jiǎn)介29-31
• 3.2 逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)31-35
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集31-32
• 3.2.1.1 三坐標(biāo)測(cè)量31-32
• 3.2.1.2 結(jié)構(gòu)光法32
• 3.2.2 CAD 模型重建32-35
• 3.3 渦輪葉片的逆向造型35-41
• 3.3.1 Imageware 簡(jiǎn)介35-36
• 3.3.2 渦輪葉片 CAD 模型的重建36-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 渦輪葉片基于失效物理的有限元分析42-61
• 4.1 渦輪葉片的失效物理分析42-43
• 4.2 有限元法簡(jiǎn)介43-44
• 4.3 ANSYS Workbench 簡(jiǎn)介44-45
• 4.4 渦輪葉片的有限元應(yīng)力分析原理45-50
• 4.4.1 三維問(wèn)題的幾何方程45-47
• 4.4.2 單元的位移函數(shù)47-49
• 4.4.3 單元的應(yīng)變、應(yīng)力矩陣49
• 4.4.4 單元?jiǎng)偠染仃?/span>49
• 4.4.5 單元等效節(jié)點(diǎn)載荷49-50
• 4.5 航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的應(yīng)力計(jì)算與分析50-60
• 4.5.1 葉片的結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)50-51
• 4.5.2 葉片的計(jì)算載荷51-56
• 4.5.2.1 離心力52
• 4.5.2.2 熱應(yīng)力52-55
• 4.5.2.3 氣動(dòng)力55-56
• 4.5.3 葉片的邊界條件56-57
• 4.5.4 葉片的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果57-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 渦輪葉片動(dòng)態(tài)可靠性建模與分析61-72
• 5.1 載荷多次作用時(shí)等效載荷的分布61-63
• 5.2 渦輪葉片的動(dòng)態(tài)可靠性分析63-71
• 5.2.1 單一故障模式下葉片的動(dòng)態(tài)可靠性分析64-69
• 5.2.1.1 葉片應(yīng)力分布的確定65-66
• 5.2.1.2 葉片強(qiáng)度分布的確定66-67
• 5.2.1.3 葉片等效載荷的確定67-68
• 5.2.1.4 葉片動(dòng)態(tài)可靠度的計(jì)算68-69
• 5.2.2 多種故障模式下葉片的動(dòng)態(tài)可靠性分析69-71
• 5.2.2.1 葉片振動(dòng)應(yīng)力分布的確定69-70
• 5.2.2.2 葉片動(dòng)態(tài)可靠度的計(jì)算70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 本文的主要貢獻(xiàn)72-73
• 6.2 下一步工作的展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻博碩期間取得的研究成果79-80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：某航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片動(dòng)態(tài)可靠性建模與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：276122