提出一種基于熱固振耦合的某附件殼體蠕變-熱疲勞壽命預(yù)測方法,主要是基于ANSYS-Fluent模塊進(jìn)行流固熱耦合,仿真結(jié)果得到的附件殼體溫度場分布并通過實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證,再通過溫度場數(shù)據(jù)傳遞途徑結(jié)合ANSYS-Workbench模塊進(jìn)行附件殼體熱固振耦合仿真得到殼體應(yīng)力應(yīng)變場,然后基于線性累計(jì)損傷理論耦合附件殼體蠕變持久壽命和熱疲勞壽命,最終得到其蠕變-熱疲勞壽命預(yù)測結(jié)果。針對附件殼體,一方面對比分析了單純熱疲勞壽命（41 063個循環(huán)壽命）與蠕變-熱疲勞（39 054個循環(huán)壽命）,通過結(jié)果得知航空發(fā)動機(jī)附件系統(tǒng)高熱環(huán)境下蠕變作用對附件殼體熱疲勞壽命是存在顯著影響的;另一方面對比分析了基于穩(wěn)態(tài)溫度場的蠕變-熱疲勞（23 334個循環(huán)壽命）與基于瞬態(tài)溫度場（考慮溫變速率）的蠕變-熱疲勞（24 545個循環(huán)壽命）,結(jié)果表明溫變速率在一定程度上影響航空發(fā)動機(jī)附件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的蠕變-熱疲勞壽命。 

【文章來源】：空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019,20(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１熱固振耦合應(yīng)力仿真分析流程２有限元仿真模型

圖１熱固振耦合應(yīng)力仿真分析流程２有限元仿真模型２．１殼體仿真模型鑒于附件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜，為提升網(wǎng)格質(zhì)量在ＡＮＳＹＳ中對附件系統(tǒng)模型進(jìn)行了一些簡化，見圖２。圖２模型簡化結(jié)果２．２有限元網(wǎng)格劃分為了獲得更精確的網(wǎng)格質(zhì)量，提高結(jié)果精確度，同時保證收斂和合理的計(jì)算時間，通過控制網(wǎng)格的尺寸，得到不同的殼體網(wǎng)格，采用高階的四面體網(wǎng)格，可以得到理想的結(jié)果，在網(wǎng)格設(shè)置中改變?nèi)志W(wǎng)格尺寸，分別設(shè)置為４ｍｍ，８ｍｍ，１６ｍｍ和３２ｍｍ。其中，將全局網(wǎng)格尺寸控制在４ｍｍ和３２ｍｍ時劃分網(wǎng)格失敗。當(dāng)全局網(wǎng)格尺寸控制在８ｍｍ時，劃分的網(wǎng)格見圖３�？紤]到網(wǎng)格適用性，針對網(wǎng)格劃分結(jié)果進(jìn)行對比分析，見表１。圖３全局網(wǎng)格尺寸控制在８ｍｍ的網(wǎng)格劃分結(jié)果表１網(wǎng)格劃分相關(guān)結(jié)果網(wǎng)格尺寸／ｍｍ８１６８＋３２８＋１６單元數(shù)３６７８４５６５８８２１８６９３５４７５７９１０節(jié)點(diǎn)數(shù)２１２００９４４６１９７５８０７４１４９８９４１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ最大值１０．９９１１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ平均值０．３９３８０．４２３６０．４０２１０．３９０６Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５單元數(shù)４７９０２５３００３３４００１２９００Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５占比１．３０％３．８４％３．８４％１．７０％根據(jù)表格可知，不同網(wǎng)格尺寸得到的單元翹曲度最大值和平均值基本接近，節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)尺寸為８ｍｍ的最少。這里網(wǎng)格尺寸８ｍｍ所得的單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)比１６ｍｍ少的原因是８ｍｍ時將平滑（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）設(shè)置為ｆａ

有限元網(wǎng)格劃分為了獲得更精確的網(wǎng)格質(zhì)量，提高結(jié)果精確度，同時保證收斂和合理的計(jì)算時間，通過控制網(wǎng)格的尺寸，得到不同的殼體網(wǎng)格，采用高階的四面體網(wǎng)格，可以得到理想的結(jié)果，在網(wǎng)格設(shè)置中改變?nèi)志W(wǎng)格尺寸，分別設(shè)置為４ｍｍ，８ｍｍ，１６ｍｍ和３２ｍｍ。其中，將全局網(wǎng)格尺寸控制在４ｍｍ和３２ｍｍ時劃分網(wǎng)格失敗。當(dāng)全局網(wǎng)格尺寸控制在８ｍｍ時，劃分的網(wǎng)格見圖３�？紤]到網(wǎng)格適用性，針對網(wǎng)格劃分結(jié)果進(jìn)行對比分析，見表１。圖３全局網(wǎng)格尺寸控制在８ｍｍ的網(wǎng)格劃分結(jié)果表１網(wǎng)格劃分相關(guān)結(jié)果網(wǎng)格尺寸／ｍｍ８１６８＋３２８＋１６單元數(shù)３６７８４５６５８８２１８６９３５４７５７９１０節(jié)點(diǎn)數(shù)２１２００９４４６１９７５８０７４１４９８９４１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ最大值１０．９９１１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ平均值０．３９３８０．４２３６０．４０２１０．３９０６Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５單元數(shù)４７９０２５３００３３４００１２９００Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５占比１．３０％３．８４％３．８４％１．７０％根據(jù)表格可知，不同網(wǎng)格尺寸得到的單元翹曲度最大值和平均值基本接近，節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)尺寸為８ｍｍ的最少。這里網(wǎng)格尺寸８ｍｍ所得的單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)比１６ｍｍ少的原因是８ｍｍ時將平滑（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）設(shè)置為ｆａｓｔ，而１６ｍｍ設(shè)置為ｓｌｏｗ，因?yàn)椋福恚砭W(wǎng)格尺寸若ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ＝ｆａｓｔ尺寸數(shù)太大，在模態(tài)計(jì)算時顯示計(jì)算量太大而不能進(jìn)行。同時，０４空軍工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）２０１９年


本文編號：3023054