發(fā)動機葉盤榫連結構的多軸疲勞壽命預測與可靠性分析
發(fā)布時間：2021-07-27 22:21
隨著我國航空工業(yè)的飛速發(fā)展,對航空發(fā)動機的工作效率和可靠性需求愈發(fā)提高。樅樹型榫連結構作為現(xiàn)代航空發(fā)動機轉子結構中渦輪葉片與渦輪盤連接的一種重要連接形式,在實際運行過程中時常承受高溫、高壓及復雜載荷的循環(huán)作用,一旦發(fā)生破壞性的機械故障,將導致極其嚴重的后果。因此,著重對葉盤榫連結構進行疲勞壽命預測和可靠性分析具有尤為重要的工程價值。本文以某型號航空發(fā)動機中的葉盤榫連結構為研究對象,開展了如下研究:（1）基于FS損傷參量的多軸疲勞臨界面-損傷參量。采用FS模型對輪盤合金GH4169進行多軸疲勞分析時,預測效果偏保守,針對此,基于FS損傷參量提出了一個新的多軸疲勞臨界面-損傷參量。結合有限元仿真,對某高壓渦輪盤進行了疲勞壽命預測,與傳統(tǒng)多軸疲勞模型的預測結果進行對比與分析,改進模型的壽命預測精度更高,可為后續(xù)模型研究提供參考。（2）考慮虛剪應變能的多軸疲勞壽命預測。通過分析現(xiàn)有多軸疲勞壽命預測模型,探討了虛剪應變能與疲勞壽命之間的關系,并基于此,構造了一個結合應變能和臨界面法且無附加材料常數(shù)的多軸疲勞壽命預測模型。結合不同加載路徑下GH4169和TC4試驗數(shù)據(jù),結果顯示,相比現(xiàn)有的模型,新...
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
試驗法示例
3圖 1-2 有限元仿真法示例[6]期進行多軸疲勞問題研究的時候，單軸疲勞壽命預測模型曾被加載下構件的疲勞壽命。但是由于單軸疲勞壽命預測模型較為力準則、最大正應變準則和 vonMises 準則等，在實際應用時具實際工程部件幾何形狀比較復雜，又時常承受各種復雜載荷的軸疲勞壽命預測模型得出的預測誤差較大，且往往偏于危險，這設計及維修造成誤導，從而導致較為嚴重的后果。多軸疲勞失效的早期研究中，Gough 等[7]將不同材料在不同比例
電子科技大學碩士學位論文典型循環(huán)載荷，即“起動-最大-起動”、“慢車-最大-慢車”和“巡航-最大-巡航”。表 5-3 渦輪盤使用 750h 的循環(huán)次數(shù)及轉速工況類型 渦輪盤轉速（r/s） 循環(huán)次數(shù) 起動-最大-起動 0-294-0 1280慢車-最大-慢車 154-294-154 1845巡航-最大-巡航 274-294-274 23300根據(jù) 2.4.2 小節(jié)中的仿真結果，在同一循環(huán)轉速加載下，榫槽底部的榫齒處應力和應變比渦輪葉片榫頭部分的大。故本節(jié)主要以葉盤榫連結構中渦輪盤的榫槽部分作為研究重點，并將榫槽的第一個榫齒處作為危險區(qū)域進行后續(xù)的分析。渦輪盤的榫槽區(qū)域在三種典型循環(huán)轉速加載下的仿真結果如圖 5-4 至圖 5-6 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于臨界面-損傷參量法的高壓渦輪盤多軸疲勞壽命預測[J]. 徐燊,朱順鵬,郝永振,廖鼎. 航空學報. 2018(09)
[2]航空發(fā)動機葉片關鍵制造技術研究進展[J]. 劉維偉. 航空制造技術. 2016(21)
[3]航空發(fā)動機結構系統(tǒng)的可靠性模型[J]. 洪杰,張姿,徐筱李,馬艷紅. 航空動力學報. 2016(08)
[4]單晶高溫疲勞損傷參量的選取與壽命建模[J]. 荊甫雷,王榮橋,胡殿印,蔣康河. 航空學報. 2016(09)
[5]考慮沖擊缺陷的鈦合金板的疲勞壽命預估[J]. 詹志新,佟陽,李彬愷,胡偉平,孟慶春. 航空學報. 2016(07)
[6]壓氣機盤片榫連結構接觸特性分析[J]. 馬輝,王迪,能海強,太興宇. 東北大學學報(自然科學版). 2015(01)
[7]基于臨界平面的鎳基單晶高溫合金疲勞壽命預測模型[J]. 王榮橋,荊甫雷,胡殿印. 航空動力學報. 2013(11)
[8]基于強度變化特性的隨機譜載荷下疲勞壽命預估模型[J]. 鄭松林,蔣燕娜,馮金芝. 汽車工程. 2013(01)
[9]基于最大切應變幅和修正SWT參數(shù)的多軸疲勞壽命預測模型[J]. 吳志榮,胡緒騰,宋迎東. 機械工程學報. 2013(02)
[10]多軸載荷下缺口試件疲勞壽命預測研究[J]. 李靜,孫強,李春旺,張忠平,喬艷江. 固體力學學報. 2011(01)
博士論文
[1]鈦合金多軸疲勞壽命預測方法研究[D]. 吳志榮.南京航空航天大學 2014
[2]高溫復雜結構的混合概率故障物理建模與疲勞壽命預測[D]. 朱順鵬.電子科技大學 2012
碩士論文
[1]樅樹型榫連結構接觸應力分析及壽命預測[D]. 喻正勇.電子科技大學 2018
[2]發(fā)動機渦輪盤的概率蠕變—疲勞壽命預測[D]. 雷強.電子科技大學 2017
本文編號：3306656
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
試驗法示例
3圖 1-2 有限元仿真法示例[6]期進行多軸疲勞問題研究的時候，單軸疲勞壽命預測模型曾被加載下構件的疲勞壽命。但是由于單軸疲勞壽命預測模型較為力準則、最大正應變準則和 vonMises 準則等，在實際應用時具實際工程部件幾何形狀比較復雜，又時常承受各種復雜載荷的軸疲勞壽命預測模型得出的預測誤差較大，且往往偏于危險，這設計及維修造成誤導，從而導致較為嚴重的后果。多軸疲勞失效的早期研究中，Gough 等[7]將不同材料在不同比例
電子科技大學碩士學位論文典型循環(huán)載荷，即“起動-最大-起動”、“慢車-最大-慢車”和“巡航-最大-巡航”。表 5-3 渦輪盤使用 750h 的循環(huán)次數(shù)及轉速工況類型 渦輪盤轉速（r/s） 循環(huán)次數(shù) 起動-最大-起動 0-294-0 1280慢車-最大-慢車 154-294-154 1845巡航-最大-巡航 274-294-274 23300根據(jù) 2.4.2 小節(jié)中的仿真結果，在同一循環(huán)轉速加載下，榫槽底部的榫齒處應力和應變比渦輪葉片榫頭部分的大。故本節(jié)主要以葉盤榫連結構中渦輪盤的榫槽部分作為研究重點，并將榫槽的第一個榫齒處作為危險區(qū)域進行后續(xù)的分析。渦輪盤的榫槽區(qū)域在三種典型循環(huán)轉速加載下的仿真結果如圖 5-4 至圖 5-6 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于臨界面-損傷參量法的高壓渦輪盤多軸疲勞壽命預測[J]. 徐燊,朱順鵬,郝永振,廖鼎. 航空學報. 2018(09)
[2]航空發(fā)動機葉片關鍵制造技術研究進展[J]. 劉維偉. 航空制造技術. 2016(21)
[3]航空發(fā)動機結構系統(tǒng)的可靠性模型[J]. 洪杰,張姿,徐筱李,馬艷紅. 航空動力學報. 2016(08)
[4]單晶高溫疲勞損傷參量的選取與壽命建模[J]. 荊甫雷,王榮橋,胡殿印,蔣康河. 航空學報. 2016(09)
[5]考慮沖擊缺陷的鈦合金板的疲勞壽命預估[J]. 詹志新,佟陽,李彬愷,胡偉平,孟慶春. 航空學報. 2016(07)
[6]壓氣機盤片榫連結構接觸特性分析[J]. 馬輝,王迪,能海強,太興宇. 東北大學學報(自然科學版). 2015(01)
[7]基于臨界平面的鎳基單晶高溫合金疲勞壽命預測模型[J]. 王榮橋,荊甫雷,胡殿印. 航空動力學報. 2013(11)
[8]基于強度變化特性的隨機譜載荷下疲勞壽命預估模型[J]. 鄭松林,蔣燕娜,馮金芝. 汽車工程. 2013(01)
[9]基于最大切應變幅和修正SWT參數(shù)的多軸疲勞壽命預測模型[J]. 吳志榮,胡緒騰,宋迎東. 機械工程學報. 2013(02)
[10]多軸載荷下缺口試件疲勞壽命預測研究[J]. 李靜,孫強,李春旺,張忠平,喬艷江. 固體力學學報. 2011(01)
博士論文
[1]鈦合金多軸疲勞壽命預測方法研究[D]. 吳志榮.南京航空航天大學 2014
[2]高溫復雜結構的混合概率故障物理建模與疲勞壽命預測[D]. 朱順鵬.電子科技大學 2012
碩士論文
[1]樅樹型榫連結構接觸應力分析及壽命預測[D]. 喻正勇.電子科技大學 2018
[2]發(fā)動機渦輪盤的概率蠕變—疲勞壽命預測[D]. 雷強.電子科技大學 2017
本文編號：3306656
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