本文關(guān)鍵詞：某航空發(fā)動機渦輪盤和葉片的強度分析與壽命計算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：渦輪盤與渦輪葉片是航空發(fā)動機十分重要的渦輪轉(zhuǎn)子部件,承受著復(fù)雜的循環(huán)熱載荷及機械載荷,為了保證發(fā)動機和飛機在服役期間的穩(wěn)定性和可靠性,迫切需要對渦輪盤和葉片的強度進行計算,并對其壽命加以預(yù)測和控制。本文基于某民航發(fā)動機延壽項目的需要,對其渦輪盤和葉片的強度與壽命預(yù)估進行了研究。 首先,總結(jié)了典型飛行任務(wù)剖面的壓縮處理方法,針對CFM56發(fā)動機的19個起落循環(huán)實測載荷數(shù)據(jù),統(tǒng)計了轉(zhuǎn)速的雨流計數(shù)循環(huán)以及排氣溫度等載荷狀態(tài)的持續(xù)時間,在分析了次循環(huán)對發(fā)動機造成損傷情況的基礎(chǔ)上,去除了對循環(huán)疲勞損傷影響不大的無效幅值,得到了此民航發(fā)動機的實際工作循環(huán)載荷譜。此載荷譜是渦輪轉(zhuǎn)子部件強度和壽命計算的基礎(chǔ),并可為以后編制該發(fā)動機的加速任務(wù)試車譜提供依據(jù)。 然后,在ANSYS軟件環(huán)境中建立了此發(fā)動機渦輪盤、渦輪葉片的三維有限元分析模型。基于熱彈塑性有限元和接觸非線性有限元分析理論,對各個飛行狀態(tài)下的渦輪盤、葉片及榫頭—榫槽連接件進行了循環(huán)應(yīng)力(應(yīng)變)計算。找出關(guān)鍵件的疲勞斷裂危險點,確定了危險部位的應(yīng)力剖面,并在此基礎(chǔ)上根據(jù)EGD-3規(guī)定的靜強度準(zhǔn)則對渦輪盤與葉片的靜強度進行了校核。 最后,通過前述應(yīng)力(應(yīng)變)的分析計算結(jié)果和材料的疲勞特性,分別選用S-N曲線法和Manson-Coffin的Morrow修正式法,對該發(fā)動機渦輪盤進行了疲勞損傷與壽命的計算。用兩種方法得出的計算結(jié)果基本相同,表明了計算方法選擇的正確性和計算結(jié)果的可靠性。針對渦輪葉片處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的情況,分別采用四種不同的等效應(yīng)力合成準(zhǔn)則參照對比,探索其合成方法。推導(dǎo)了渦輪葉片的拉森—米勒壽命計算式,并基于此計算方法編寫了壽命計算程序,對葉片的疲勞損傷及持久壽命進行了計算。 通過對此民航發(fā)動機載荷譜的研究、渦輪盤及渦輪葉片的強度和壽命計算,得出的計算結(jié)果和提出的研究方法為提高發(fā)動機的可靠性和延長工作壽命提供了一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：渦輪盤 渦輪葉片 載荷譜 強度 疲勞損傷 壽命計算
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：V231.91
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目錄5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 各相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 航空發(fā)動機載荷譜的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 航空發(fā)動機零部件應(yīng)力分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 航空發(fā)動機零部件壽命分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 第二章 CFM56航空發(fā)動機載荷譜分析14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 CFM56發(fā)動機實測數(shù)據(jù)及其處理14-19
• 2.2.1 實測載荷數(shù)據(jù)圖14-16
• 2.2.2 典型飛行任務(wù)剖面及其壓縮處理、統(tǒng)計16-19
• 2.3 循環(huán)載荷譜的確定與載荷特征的分析19-21
• 2.3.1 循環(huán)載荷譜的確定19-20
• 2.3.2 載荷的特征分析20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 發(fā)動機渦輪盤的有限元應(yīng)力分析22-39
• 3.1 引言22
• 3.2 渦輪盤的有限元應(yīng)力分析原理22-27
• 3.2.1 塑性分析的有限元基本理論22-24
• 3.2.2 渦輪盤的有限元應(yīng)力分析原理24-27
• 3.3 渦輪盤有限元模型的建立27-29
• 3.3.1 渦輪盤的結(jié)構(gòu)特點27-28
• 3.3.2 渦輪盤的有限元計算模型28-29
• 3.4 渦輪盤的材料參數(shù)29-31
• 3.5 計算載荷與邊界條件31-34
• 3.5.1 離心載荷31-33
• 3.5.2 溫度載荷33
• 3.5.3 邊界條件33-34
• 3.6 渦輪盤強度計算結(jié)果及分析34-37
• 3.6.1 熱彈性計算結(jié)果及分析34-36
• 3.6.2 熱彈塑性計算結(jié)果及分析36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-39
• 第四章 渦輪葉片的有限元應(yīng)力分析39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 渦輪葉片有限元模型的建立39-41
• 4.3 渦輪葉片的材料參數(shù)41-42
• 4.4 計算載荷與邊界條件42-43
• 4.5 渦輪葉片的有限元應(yīng)力分析原理43-49
• 4.6 渦輪葉片的強度計算結(jié)果及分析49-51
• 4.7 本章小結(jié)51-52
• 第五章 渦輪盤榫頭與葉片榫槽接觸有限元分析52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 接觸問題的基本理論52-55
• 5.2.1 接觸問題及其基本假定52-53
• 5.2.2 接觸狀態(tài)分類53
• 5.2.3 增量法求解接觸問題53-55
• 5.3 ANSYS軟件中接觸問題的分析方法55-57
• 5.3.1 ANSYS中的接觸類型和接觸方式55-56
• 5.3.2 ANSYS的接觸求解技術(shù)56
• 5.3.3 ANSYS的接觸分析步驟56-57
• 5.4 渦輪盤樅樹型榫連接接觸分析57-63
• 5.4.1 接觸分析模型的建立57-58
• 5.4.2 材料參數(shù)58
• 5.4.3 計算載荷與邊界條件58-59
• 5.4.4 計算結(jié)果與分析59-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 發(fā)動機渦輪盤與渦輪葉片的壽命分析64-78
• 6.1 引言64
• 6.2 渦輪盤的壽命分析方法及其計算結(jié)果64-71
• 6.2.1 基于S-N曲線法的壽命分析法及其結(jié)果64-68
• 6.2.2 基于Manson-Coffin法的壽命分析法及其結(jié)果68-70
• 6.2.3 渦輪盤循環(huán)壽命預(yù)估70-71
• 6.3 渦輪轉(zhuǎn)子葉片的壽命計算71-76
• 6.3.1 壽命計算的計算點71
• 6.3.2 壽命計算公式71-73
• 6.3.3 渦輪葉片壽命計算結(jié)果73-76
• 6.4 本章小結(jié)76-78
• 第七章 總結(jié)與展望78-80
• 7.1 總結(jié)78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83-84
• 致謝84-85
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書85
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明85

【引證文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：某航空發(fā)動機渦輪盤和葉片的強度分析與壽命計算，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：319293