本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)壽命評估方法研究

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【摘要】：航空發(fā)動機(jī)中的渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包含葉片、輪盤以及連接葉盤的榫頭/榫槽結(jié)構(gòu),是發(fā)動機(jī)最主要的結(jié)構(gòu)件之一,屬于高溫、高負(fù)荷的典型熱端部件,其可靠性與結(jié)構(gòu)完整性對發(fā)動機(jī)而言具有十分重要的意義。根據(jù)航空發(fā)動機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點和工作環(huán)境,結(jié)合國內(nèi)外對壽命評估的研究成果,本文研究了發(fā)動機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的壽命評估方法,具體內(nèi)容如下:1.研究了低循環(huán)疲勞的基本理論及定壽方法。根據(jù)疲勞載荷譜的含義和處理方法出發(fā),以局部應(yīng)力應(yīng)變分析法為主要研究對象,明確了該方法的基本原理、計算流程和適用范圍。2.以渦輪轉(zhuǎn)子的中易產(chǎn)生高循環(huán)疲勞失效的渦輪葉片為主要對象,研究了高循環(huán)疲勞壽命理論及定壽方法。首先闡述了葉片的共振分析方法。在材料S-N曲線的基礎(chǔ)上,確定了等幅載荷下高循環(huán)疲勞壽命的評估方法,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹了復(fù)雜載荷作用下的疲勞累積損傷理論。3.針對熱端部件的工作環(huán)境,研究了蠕變持久壽命分析方法。介紹了蠕變的基本概念以及蠕變壽命分析的基本方法,并根據(jù)國內(nèi)外發(fā)動機(jī)研制經(jīng)驗,提出了渦輪結(jié)構(gòu)抗蠕變設(shè)計要求和設(shè)計方法。4.針對某小型渦扇發(fā)動機(jī),采用三維流固耦合方法分析了渦輪結(jié)構(gòu)的溫度分布,并通過對渦輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模,采用彈塑性有限元方法計算了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變。利用Larson-Miller方程計算蠕變壽命,然后采用Manson Coffin方程計算低循環(huán)疲勞壽命,并根據(jù)共振分析結(jié)果分析了高循環(huán)疲勞的影響,確定了榫齒齒根倒圓位置為壽命薄弱環(huán)節(jié),最終給定了102次工作循環(huán)作為結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命。
【關(guān)鍵詞】：渦輪轉(zhuǎn)子 低循環(huán)疲勞 高循環(huán)疲勞 蠕變 壽命評估
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V232
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景和研究意義9-11
• 1.1.1 航空發(fā)動機(jī)的渦輪結(jié)構(gòu)9-10
• 1.1.2 航空發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)完整性10-11
• 1.1.3 渦輪結(jié)構(gòu)的壽命11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計11-12
• 1.2.2 疲勞壽命評估方法12-13
• 1.2.3 蠕變壽命評估方法13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-16
• 第2章 低循環(huán)疲勞壽命理論及評估方法16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 低循環(huán)疲勞載荷譜16-20
• 2.2.1 載荷譜的含義16-17
• 2.2.2 雨流計數(shù)方法17-20
• 2.3 循環(huán)載荷下材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為20-22
• 2.4 局部應(yīng)力應(yīng)變法22-24
• 2.4.1 基本原理22-23
• 2.4.2 低循環(huán)疲勞壽命評估方法23-24
• 2.4.3 局部應(yīng)力應(yīng)變法的適用范圍24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第3章 高循環(huán)疲勞壽命理論及評估方法26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 葉片共振分析方法26-29
• 3.2.1 葉片的固有模態(tài)26-27
• 3.2.2 葉片頻率的影響因素27-28
• 3.2.3 葉片共振特性28-29
• 3.3 材料的S-N曲線29-30
• 3.4 等幅載荷下高循環(huán)疲勞壽命估算30-32
• 3.5 疲勞損傷累積理論32-35
• 3.5.1 基本概念32-33
• 3.5.2 線性損傷累積33-34
• 3.5.3 雙線性損傷累積34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 蠕變/持久壽命分析方法36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 蠕變的基本概念36-40
• 4.2.1 蠕變的定義36-37
• 4.2.2 蠕變曲線37-38
• 4.2.3 蠕變的影響因素38-39
• 4.2.4 持久強(qiáng)度39-40
• 4.3 蠕變壽命分析基本方法40-41
• 4.3.1 Larson-Miller方法40
• 4.3.2 θ 函數(shù)法40-41
• 4.4 渦輪結(jié)構(gòu)抗蠕變設(shè)計要求41-42
• 4.5 本章小結(jié)42-44
• 第5章 某發(fā)動機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)壽命評估44-59
• 5.1 引言44-45
• 5.2 壽命評估輸入條件分析45-51
• 5.2.1 渦輪三維換熱分析45-46
• 5.2.2 彈塑性有限元分析46-49
• 5.2.3 壽命關(guān)鍵點載荷譜49-51
• 5.3 蠕變/持久壽命評估51-52
• 5.3.1 蠕變/持久壽命預(yù)測模型51
• 5.3.2 蠕變持久損傷51-52
• 5.4 低循環(huán)疲勞壽命評估52-53
• 5.4.1 工作循環(huán)載荷譜提取52
• 5.4.2 低循環(huán)疲勞壽命預(yù)測模型52-53
• 5.4.3 低循環(huán)疲勞損傷分析53
• 5.5 葉片共振分析及高循環(huán)疲勞影響研究53-57
• 5.5.1 固有特性計算53-54
• 5.5.2 激振力頻率分析54-55
• 5.5.3 共振裕度分析55-56
• 5.5.4 動強(qiáng)度分析56-57
• 5.6 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它研究成果64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王衛(wèi)國;輪盤低循環(huán)疲勞壽命預(yù)測模型和試驗評估方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

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本文編號：1114133