發(fā)布時間：2019-05-06 15:32

【摘要】：對渦輪葉片疲勞壽命的研究一直是航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度領(lǐng)域的熱點。隨著發(fā)動機(jī)性能的不斷提高,渦輪葉片的工作溫度越來越高,承受的載荷越來越復(fù)雜,疲勞失效的概率也越來越大,為了保證飛機(jī)和發(fā)動機(jī)在服役期間的安全性和可靠性,迫切需要對渦輪葉片的強(qiáng)度進(jìn)行校核和壽命進(jìn)行預(yù)測。本文采用理論分析和數(shù)值模擬的方法,對某民航發(fā)動機(jī)渦輪葉片的強(qiáng)度和壽命進(jìn)行了研究。論文的主要工作和取得的主要成果如下:(1)針對某民航發(fā)動機(jī)的7組起落循環(huán)實測載荷數(shù)據(jù),對轉(zhuǎn)速循環(huán)譜采用幅度法統(tǒng)計了各個峰谷值的循環(huán)次數(shù),對排氣溫度譜采用區(qū)間法統(tǒng)計了各個溫度區(qū)間的持續(xù)時間,在分析次循環(huán)對發(fā)動機(jī)壽命的影響時,對一些高頻次、影響小的次循環(huán)數(shù)據(jù)當(dāng)作無效值進(jìn)行了去除,最終得到了該航空發(fā)動機(jī)的實際工作載荷譜。此載荷譜是該型發(fā)動機(jī)強(qiáng)度分析和壽命預(yù)測的基礎(chǔ)。(2)為更加真實反映渦輪葉片的受力狀態(tài),利用ANSYS軟件進(jìn)行了熱力耦合計算,得到了渦輪葉片在離心、溫度及氣動三種載荷聯(lián)合作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。結(jié)果表明,葉身根部的吸力面為葉片疲勞失效的危險點,葉片的應(yīng)力和應(yīng)變均滿足設(shè)計要求。所得到的計算結(jié)果為渦輪葉片疲勞壽命的預(yù)測準(zhǔn)備了條件。(3)由于榫頭榫槽接觸應(yīng)力復(fù)雜,對其按照考慮摩擦和不考慮摩擦兩種情況進(jìn)行了接觸有限元分析。結(jié)果表明,摩擦系數(shù)對接觸應(yīng)力影響不大,而對接觸表面的切向應(yīng)力影響較大,呈增大趨勢,應(yīng)該對摩擦系數(shù)加以控制。(4)通過對渦輪葉片受載環(huán)境的分析,得出渦輪葉片的疲勞壽命是指其低周疲勞壽命。在充分考慮壽命影響因素的情況下,對Morrow修正公式中的疲勞強(qiáng)度系數(shù)和疲勞強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行修正,建立了渦輪葉片低周疲勞壽命預(yù)測模型。通過前述應(yīng)力應(yīng)變的計算結(jié)果和材料的疲勞特性,分別選用S-N曲線法和所建立的壽命預(yù)測模型,計算了渦輪葉片在各個工作狀態(tài)下的疲勞壽命,用兩種不同的方法得到的結(jié)果基本相同,表明所建立的葉片低周疲勞壽命模型是可靠合理的。同時,應(yīng)用所建立的低周疲勞壽命預(yù)測模型和蠕變持久方程對在葉身上選取的5個考核點進(jìn)行了疲勞/蠕變壽命預(yù)測。結(jié)果表明,葉片壽命為13114次工作循環(huán),葉片進(jìn)氣面根部的壽命最小,應(yīng)為渦輪葉片檢查和維修的重點部位。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V231.91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2470281