本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片沖擊破損失效特征研究

  更多相關(guān)文章： 轉(zhuǎn)子碎片 渦輪導向葉片 沖擊破損 ANSYS/LS-DYNA

【摘要】：由于航空發(fā)動機機匣的包容能力逐步提高,發(fā)動機非包容性轉(zhuǎn)子事故得到了有效的控制。為了降低發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片對發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的危害,在考慮了轉(zhuǎn)子碎片特征的基礎(chǔ)上,通過數(shù)值模擬分析研究轉(zhuǎn)子渦輪導向葉片受碎片沖擊后的失效破損特征。為了合理地分析渦輪轉(zhuǎn)子碎片對渦輪結(jié)構(gòu)的危害,本文首先分析了現(xiàn)代航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片類型并且根據(jù)不同轉(zhuǎn)子葉片的工作條件分析了轉(zhuǎn)子葉片斷裂失效的原因明確了轉(zhuǎn)子碎片的來源。在此基礎(chǔ)之上,通過參考相關(guān)針對航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子失效的國內(nèi)外研究,明確了燃氣渦輪轉(zhuǎn)子碎片的形狀特征。在分析轉(zhuǎn)子碎片的沖擊影響時,考慮轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷可能存在的影響因素,例如導向葉片的角度和轉(zhuǎn)子碎片的傾斜角度。通過對轉(zhuǎn)子碎片沖擊問題的方法研究,確定采用數(shù)值模擬的方法,明確了材料本構(gòu)模型是沖擊問題的關(guān)鍵內(nèi)容,通過比較沖擊侵徹領(lǐng)域較為常用的兩種本構(gòu)模型,合理地選擇了Johnson-Cook模型。由于渦輪導向葉片材料(鎳基高溫合金)參數(shù)沒有公開的研究數(shù)據(jù),本文采用了TC4鈦合金代替鎳基高溫合金。利用ANSYS/LS-DYNA對碎片傾斜角分別為0度和45度的沖擊方式進行了多次不同碎片線速度和發(fā)動機推力條件的仿真。并且對仿真結(jié)果進行了分析,得出了正沖擊碎片危害基本低于斜沖擊碎片;在正沖擊條件下,轉(zhuǎn)子碎片發(fā)生二次碰撞,第二次碰撞導致渦輪導向葉片破損;在正沖擊條件下,導向葉片均被擊穿;并對碰撞沖擊后轉(zhuǎn)子碎片動能變化進行了分析,預(yù)測了碰撞后轉(zhuǎn)子碎片對渦輪結(jié)構(gòu)的危害。在此基礎(chǔ)之上,通過對不同導向葉片角度和轉(zhuǎn)子碎片傾斜角的模擬,總結(jié)了導向葉片角的較小時轉(zhuǎn)子碎片會出現(xiàn)滑動的現(xiàn)象,導向葉片損傷面積較小,導向葉片角度較大時,沖擊損傷的面積增大;而轉(zhuǎn)子碎片傾斜角較小時,葉片損傷情況較為相似,但局部形變較大。轉(zhuǎn)子碎片傾斜角度較大時,轉(zhuǎn)子碎片可能沖擊多個導向葉片造成葉片破損;轉(zhuǎn)子碎片傾斜角度較小時,沖擊損傷特征類似45度斜沖擊情況。通過數(shù)值仿真的方法對轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷的研究為提高航空發(fā)動機安全性提供參考。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)子碎片 渦輪導向葉片 沖擊破損 ANSYS/LS-DYNA
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V263.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片分析16-27
• 2.1 轉(zhuǎn)子碎片類型分析16-19
• 2.2 轉(zhuǎn)子葉片失效分析19-22
• 2.3 轉(zhuǎn)子碎片沖擊影響分析22-26
• 2.3.1 渦輪導向葉片22-25
• 2.3.2 轉(zhuǎn)子碎片傾斜角對沖擊損傷的影響25-26
• 2.3.3 導向葉片安裝角對沖擊損傷的影響26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷的本構(gòu)模型27-37
• 3.1 轉(zhuǎn)子碎片沖擊問題研究27-29
• 3.2 沖擊動力學常用的本構(gòu)模型29-33
• 3.2.1 Johnson-Cook模型29-32
• 3.2.2 Zerilli-Armstrong模型32-33
• 3.3 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷的本構(gòu)模型33-35
• 3.4 轉(zhuǎn)子碎片沖擊數(shù)值仿真方法35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷的數(shù)值仿真37-61
• 4.1 轉(zhuǎn)子碎片沖擊渦輪導向器的有限元模型37-42
• 4.1.1 轉(zhuǎn)子碎片和導向葉片的材料參數(shù)37-38
• 4.1.2 導向葉片模型建立38-42
• 4.2 轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷仿真分析42-60
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子碎片正沖擊損傷仿真分析42-51
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子碎片斜沖擊損傷仿真分析51-60
• 4.3 本章小結(jié)60-61
• 第五章 轉(zhuǎn)子碎片沖擊破損的失效特征61-74
• 5.1 轉(zhuǎn)子碎片傾斜角對沖擊破損的影響61-67
• 5.1.1 轉(zhuǎn)子碎片30度斜沖擊損傷分析61-64
• 5.1.2 轉(zhuǎn)子碎片60度斜沖擊損傷分析64-67
• 5.2 導向葉片安裝角對沖擊破損的影響67-73
• 5.2.1 30度導向葉片角沖擊損傷分析67-70
• 5.2.2 34度導向葉片角沖擊損傷分析70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-78
• 6.1 全文結(jié)論74-77
• 6.1.1 轉(zhuǎn)子碎片正沖擊破損特征75
• 6.1.2 轉(zhuǎn)子碎片斜沖擊破損特征75-76
• 6.1.3 轉(zhuǎn)子碎片沖擊損傷的影響因素76-77
• 6.1.3.1 碎片傾斜角對沖擊損傷的影響76
• 6.1.3.2 導向葉片角對沖擊損傷的影響76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 參考文獻78-81
• 致謝81-82
• 在學期間發(fā)表的論文和學術(shù)成果清單82

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1 劉建勛,汪誠,李應(yīng)紅,尉詢楷;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件故障診斷的模糊聚類方法[J];航空維修與工程;2004年06期

2 陳超;羅俊;;關(guān)聯(lián)維數(shù)在航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子振動監(jiān)控中的應(yīng)用研究[J];航空維修與工程;2006年06期

3 丁剛;邊旭;侯立國;鐘詩勝;;基于對傳過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子仿真故障診斷研究[J];航空精密制造技術(shù);2008年05期

4 程小勇;陳果;李成剛;王晶;王海飛;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模擬支承設(shè)計與剛度計算[J];航空計算技術(shù);2012年06期

5 雷沫枝;陳運西;鄧旺群;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子彈性支承動應(yīng)力測試技術(shù)[J];測控技術(shù);2013年08期

6 賀爾銘，顧家柳，，陳新海;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子振動主動控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計[J];西北工業(yè)大學學報;1996年03期

7 陳光;劉忠琴;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子的陀螺效應(yīng)[J];江蘇航空;1998年04期

8 林富生,孟光;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子裂紋故障的非線性特性研究[J];航空發(fā)動機;2004年01期

9 羅勝陽;駱德淵;秦東興;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振動測試儀的研究[J];微計算機信息;2006年01期

10 楊東;劉忠華;;某航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子彈性支承松動振動故障診斷研究[J];測控技術(shù);2007年04期

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1 盛德恩;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子試驗技術(shù)與設(shè)備[A];第二屆民用飛機制造技術(shù)及裝備高層論壇資料匯編（大會報告）[C];2010年

2 張連祥;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子熱彎曲引發(fā)的典型故障分析[A];第八屆全國轉(zhuǎn)子動力學學術(shù)討論會論文集[C];2008年

3 胡偉;杜少輝;王德友;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片非接觸測試發(fā)展綜述[A];中國航空學會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

4 蔡顯新;王月華;郭小軍;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[A];第八屆全國轉(zhuǎn)子動力學學術(shù)討論會論文集[C];2008年

5 劉再貴;龍靜;許奮強;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子平衡夾具的設(shè)計技術(shù)研究[A];中國航空學會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

6 于連超;陳偉;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片可靠性研究[A];大型飛機關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國航空學會2007年學術(shù)年會論文集[C];2007年

7 邊杰;梅慶;臧朝平;楊海;;一種無實物樣機的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子有限元建模方法[A];第11屆全國轉(zhuǎn)子動力學學術(shù)討論會（ROTDYN2014）論文集（下冊）[C];2014年

8 侯磊;陳予恕;;機動載荷對航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性響應(yīng)的影響[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議摘要集與會議議程[C];2013年

9 張大義;洪杰;梁智超;;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)效率評估方法研究[A];第9屆全國轉(zhuǎn)子動力學學術(shù)討論會ROTDYN'2010論文集[C];2010年

10 彭海;唐駕時;;考慮阻尼效應(yīng)的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片的振動分析[A];第九屆全國動力學與控制學術(shù)會議會議手冊[C];2012年

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1 單福平;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的裝配偏差建模分析與工藝優(yōu)化[D];上海交通大學;2015年

2 張明明;基于雙網(wǎng)格校正小波聚類的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動故障診斷[D];南昌航空大學;2016年

3 衣陳晨;基于DELMIA的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子的虛擬裝配[D];西安工業(yè)大學;2016年

4 劉思佳;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子柔性裝配系統(tǒng)平臺構(gòu)型研究[D];沈陽航空航天大學;2016年

5 李松林;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子柔性裝配系統(tǒng)平臺精度分析與綜合[D];沈陽航空航天大學;2016年

6 宋健;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子碎片沖擊破損失效特征研究[D];中國民航大學;2015年

7 劉建雄;某型航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)典型振動故障機理建模及響應(yīng)特性研究[D];華中科技大學;2015年

8 鄧貝貝;基于小波聚類的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障診斷研究[D];南昌航空大學;2013年

9 陳培磊;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子故障振動特征的試驗研究[D];沈陽航空工業(yè)學院;2009年

10 鄭偉;航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動故障診斷技術(shù)研究[D];中國民用航空飛行學院;2013年

本文編號：729132