本文關(guān)鍵詞：某渦扇發(fā)動機風扇輪盤強度分析及壽命預(yù)測

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【摘要】：渦扇發(fā)動機是現(xiàn)在多數(shù)軍用飛機和民用飛機的動力裝置,其性能直接決定著飛機服役期間工作的穩(wěn)定性和可靠性。渦扇發(fā)動機的外涵推力源于風扇所產(chǎn)生的推力,風扇輪盤作為風扇的關(guān)鍵承力部件,對發(fā)動機的性能有直接的影響。對于現(xiàn)代航空發(fā)動機,無論是其性能還是推重比都有很大的提高,因此,輪盤也被要求有更高的工作可靠性。因此,為了保證發(fā)動機工作的安全性,本文針對某渦扇發(fā)動機風扇輪盤的結(jié)構(gòu)強度及疲勞壽命問題開展研究工作。論文首先對風扇1級輪盤和風扇2、3級輪盤進行了結(jié)構(gòu)分析,采用ANSYS Workbench有限元軟件建立了風扇1級輪盤和風扇2、3級輪盤三維循環(huán)對稱有限元模型,分析了輪盤的熱應(yīng)力及機械載荷和溫度載荷共同作用下的熱彈性應(yīng)力,得到了輪盤不同工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布,結(jié)果表明:風扇1級輪盤的最大應(yīng)力點位于輪盤中心孔處,風扇2、3級輪盤的最大應(yīng)力點位于輪盤的螺栓孔處;風扇1級輪盤和2、3級輪盤均滿足強度設(shè)計要求。論文對風扇1級輪盤和2、3級輪盤進行了振動分析,得到了輪盤前6階的固有頻率和振型。針對1級輪盤進行了共振分析,結(jié)果表明:輪盤在“慢車”狀態(tài)下有與一、二階振動形成共振的趨向,為輪盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了一定的參考依據(jù)。其次,對風扇1級輪盤、風扇2、3級輪盤進行了盤-銷接觸分析,對比分析了不同接觸類型對接觸應(yīng)力水平的影響。論文討論了摩擦系數(shù)和初始間隙對盤-銷最大接觸應(yīng)力及分布的影響,得到了接觸應(yīng)力水平與摩擦系數(shù)和初始間隙的變化關(guān)系。通過綜合風扇1級輪盤和2、3級輪盤的熱彈性計算結(jié)果,論文確定了風扇輪盤的疲勞危險部位,并計算了風扇輪盤危險部位銷釘孔處的理論應(yīng)力集中系數(shù)及名義應(yīng)力,為后續(xù)輪盤的疲勞壽命預(yù)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。最后,論文采用基于應(yīng)力的名義應(yīng)力法和基于應(yīng)變的局部應(yīng)力應(yīng)變法對風扇1級輪盤和風扇2、3級輪盤進行了疲勞壽命計算與分析。論文針對風扇1級輪盤,通過引入輪盤局部應(yīng)力梯度對壽命的影響,基于Walker方程得到了風扇輪盤的考慮應(yīng)力梯度效應(yīng)的壽命預(yù)測模型,與傳統(tǒng)的壽命預(yù)測方法對比,該模型對塑性變形較小的情況下的疲勞分析有較高的預(yù)測精度且具有較好的適用性。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機 風扇輪盤 疲勞壽命 強度 有限元分析
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V235.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 航空發(fā)動機輪盤應(yīng)力分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 航空發(fā)動機輪盤壽命預(yù)測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 某渦扇發(fā)動機風扇輪盤強度與振動有限元分析17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 有限元基本理論17-21
• 2.2.1 有限元應(yīng)力分析原理17-20
• 2.2.2 振動模態(tài)分析理論20-21
• 2.3 風扇輪盤強度有限元分析21-29
• 2.3.1 風扇輪盤結(jié)構(gòu)分析21
• 2.3.2 風扇輪盤有限元模型21-23
• 2.3.3 風扇輪盤材料參數(shù)23-24
• 2.3.4 計算載荷及邊界條件24-26
• 2.3.5 熱應(yīng)力分析26-27
• 2.3.6 熱彈性計算結(jié)果及分析27-29
• 2.4 風扇輪盤振動有限元分析29-33
• 2.4.1 固有振動特性分析29-31
• 2.4.2 輪盤共振分析31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 某渦扇發(fā)動機風扇輪盤-銷接觸有限元分析34-55
• 3.1 引言34
• 3.2 接觸問題的基本理論基礎(chǔ)34-37
• 3.2.1 接觸類型與方式35
• 3.2.2 接觸問題的有限元數(shù)值分析法35-37
• 3.3 盤-銷接觸有限元分析步驟37-42
• 3.3.1 接觸有限元模型建立37-38
• 3.3.2 創(chuàng)建接觸對38-39
• 3.3.3 接觸參數(shù)和求解選項設(shè)置39-40
• 3.3.4 定義材料參數(shù)40-41
• 3.3.5 計算載荷以及邊界條件41-42
• 3.4 盤-銷接觸計算結(jié)果及分析42-48
• 3.4.1 摩擦系數(shù)對接觸應(yīng)力的影響42-45
• 3.4.2 初始間隙對接觸應(yīng)力的影響45-47
• 3.4.3 不同接觸類型計算結(jié)果對比分析47-48
• 3.5 風扇輪盤的應(yīng)力集中系數(shù)計算48-53
• 3.5.1 風扇1級輪盤應(yīng)力集中系數(shù)49-50
• 3.5.2 風扇2級輪盤應(yīng)力集中系數(shù)50-51
• 3.5.3 風扇3級輪盤應(yīng)力集中系數(shù)51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第四章 某渦扇發(fā)動機風扇輪盤疲勞壽命分析55-78
• 4.1 引言55
• 4.2 疲勞壽命分析方法55-62
• 4.2.1 名義應(yīng)力法55-56
• 4.2.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法56-60
• 4.2.3 應(yīng)力場強法60-61
• 4.2.4 線性累積損傷理論61-62
• 4.3 影響輪盤疲勞壽命的主要因素62-65
• 4.3.1 載荷狀況62-64
• 4.3.2 應(yīng)力集中64
• 4.3.3 疲勞分散系數(shù)64-65
• 4.3.4 尺寸效應(yīng)65
• 4.4 基于名義應(yīng)力法的風扇輪盤疲勞壽命分析65-70
• 4.4.1 平均應(yīng)力修正66-67
• 4.4.2 風扇輪盤S-N曲線67-69
• 4.4.3 疲勞壽命計算結(jié)果及分析69-70
• 4.5 基于局部應(yīng)力應(yīng)變法的風扇輪盤疲勞壽命分析70-74
• 4.5.1 疲勞壽命求解70-71
• 4.5.2 疲勞壽命計算結(jié)果及分析71-74
• 4.6 考慮應(yīng)力梯度的風扇輪盤疲勞壽命分析74-77
• 4.6.1 考慮應(yīng)力梯度效應(yīng)的壽命模型74-75
• 4.6.2 風扇輪盤的疲勞壽命計算分析75-77
• 4.7 本章小結(jié)77-78
• 第五章 全文總結(jié)與展望78-80
• 5.1 全文總結(jié)78-79
• 5.2 后續(xù)工作展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-86
• 攻讀碩士學位期間取得的成果86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 聶景旭;渦輪盤的損傷容限分析[J];航空動力學報;1988年04期

2 朱順鵬;黃洪鐘;謝里陽;;考慮小載荷強化的模糊疲勞壽命預(yù)測理論[J];航空學報;2009年06期

3 朱順鵬;黃洪鐘;何俐萍;侯敏杰;周樂旺;;高溫低周疲勞-蠕變的改進型廣義應(yīng)變能損傷函數(shù)方法[J];航空學報;2011年08期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 才博;機械零部件設(shè)計中的非線性接觸分析研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學;2005年

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本文編號：771016