本文關(guān)鍵詞：某渦扇發(fā)動機渦輪葉片壽命計算分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：渦輪葉片承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)化的責(zé)任,是航空發(fā)動機最主要的關(guān)鍵零部件之一。在發(fā)動機工作時,渦輪葉片除了承受機械載荷之外,還要承受復(fù)雜的溫度載荷和氣動載荷。作為典型的熱端構(gòu)件,渦輪葉片失效造成的后果往往是災(zāi)難性的,因此被列為發(fā)動機斷裂關(guān)鍵件之一。從葉片故障產(chǎn)生的原因分析,葉片的主要失效模式有疲勞失效和高溫蠕變。隨著航空發(fā)動機推重比以及性能的不斷提高,渦輪葉片承受的機械載荷、氣動載荷和溫度載荷越來越高,也需要越來越高的工作可靠性。為確保發(fā)動機的可靠性和穩(wěn)定性,非常有必要對其壽命進行預(yù)測。本文從某渦扇航空發(fā)動機定壽項目出發(fā),對其高壓渦輪葉片的彈塑性進行有限元分析,在此基礎(chǔ)之上對其壽命預(yù)測進行研究。全文主要分為四個部分:第一部分,渦輪葉片三維彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分析。采用應(yīng)力應(yīng)變分析方法中的彈塑性有限元方法,在ANSYS Workbench中建立高壓渦輪葉片的三維有限元模型,對渦輪葉片進行熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分析,根據(jù)有限元仿真結(jié)果確定渦輪葉片的斷裂危險部位以及危險點,據(jù)此得出渦輪葉片各個危險部位應(yīng)力應(yīng)變的分布情況,并校核葉片的靜強度。第二部分,渦輪葉片的疲勞壽命預(yù)測及其損傷分析。簡要介紹安全壽命預(yù)測的三種方法,根據(jù)上述應(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果及其材料的疲勞性能,以及現(xiàn)今疲勞壽命的幾種研究方法,采用局部應(yīng)力應(yīng)變法,應(yīng)用Manson-Coffin總應(yīng)變模型,對該發(fā)動機渦輪葉片進行疲勞損傷以及壽命計算。第三部分,渦輪葉片的蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測及其損傷分析。根據(jù)蠕變/持久斷裂壽命研究現(xiàn)狀,以及對渦輪轉(zhuǎn)子葉片的載荷數(shù)據(jù)分析,采用蠕變持久斷裂壽命預(yù)測方法中的蠕變持久方程預(yù)估高壓渦輪葉片的高溫蠕變壽命及其損傷。第四部分,渦輪葉片疲勞/蠕變壽命分析。根據(jù)疲勞損傷分析結(jié)果以及高溫蠕變損傷分析結(jié)果,利用線性累積損傷理論預(yù)估發(fā)動機渦輪葉片工作的總損傷。根據(jù)某渦扇航空發(fā)動機的載荷分析,對渦輪葉片進行應(yīng)力應(yīng)變分析和壽命預(yù)估,得出的結(jié)果和研究方法為提高渦輪葉片的可靠性和預(yù)估其工作壽命提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機 彈塑性有限元分析 渦輪葉片 疲勞壽命 蠕變持久壽命
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V235.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 航空發(fā)動機渦輪葉片疲勞壽命的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 航空發(fā)動機渦輪葉片蠕變持久壽命的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的主要內(nèi)容15-18
• 第二章 渦輪葉片三維彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分析18-48
• 2.1 引言18
• 2.2 應(yīng)力應(yīng)變分析方法18-21
• 2.2.1 近似計算方法18-20
• 2.2.2 有限元方法20-21
• 2.2.3 近似計算方法和有限元方法的比較21
• 2.3 渦輪葉片彈塑性有限元分析原理21-25
• 2.3.1 彈塑性有限元分析的基本原理22-25
• 2.3.1.1 屈服條件22-23
• 2.3.1.2 強化條件23-24
• 2.3.1.3 塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系24-25
• 2.4 渦輪葉片有限元模型25-31
• 2.4.1 渦輪葉片的幾何結(jié)構(gòu)25
• 2.4.2 渦輪葉片的三維有限元應(yīng)力應(yīng)變分析原理25-30
• 2.4.2.1 幾何方程25-26
• 2.4.2.2 正交各向異性的本構(gòu)關(guān)系26-28
• 2.4.2.3 單元位移函數(shù)及應(yīng)變、應(yīng)力矩陣28-29
• 2.4.2.4 單元剛度矩陣及其單元等效節(jié)點載荷29-30
• 2.4.3 渦輪葉片幾何實體模型30
• 2.4.4 渦輪葉片有限元模型30-31
• 2.5 渦輪葉片材料參數(shù)31-32
• 2.6 渦輪葉片計算載荷及邊界條件32-40
• 2.6.1 溫度載荷32-35
• 2.6.1.1 溫度場的仿真32-34
• 2.6.1.2 溫度載荷的加載34-35
• 2.6.2 氣動載荷35-39
• 2.6.2.1 氣動載荷的加載35-38
• 2.6.2.2 氣動載荷的仿真38-39
• 2.6.3 離心載荷39
• 2.6.4 邊界條件39-40
• 2.7 渦輪葉片彈塑性計算結(jié)果及分析40-43
• 2.8 渦輪葉片與渦輪盤榫槽接觸分析43-46
• 2.8.1 榫頭與榫槽接觸分析有限元模型43-44
• 2.8.2 材料參數(shù)44-45
• 2.8.3 接觸分析計算載荷和邊界條件45-46
• 2.8.4 接觸分析計算結(jié)果及分析46
• 2.9 本章小結(jié)46-48
• 第三章 渦輪葉片疲勞壽命預(yù)測及其損傷計算分析48-61
• 3.1 引言48
• 3.2 疲勞安全壽命預(yù)測方法48-55
• 3.2.1 名義應(yīng)力法48-50
• 3.2.1.1 名義應(yīng)力法的基本步驟48-49
• 3.2.1.2 應(yīng)力—壽命曲線49-50
• 3.2.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法50-52
• 3.2.2.1 局部應(yīng)力應(yīng)變法的基本步驟50-51
• 3.2.2.2 應(yīng)變—壽命曲線51-52
• 3.2.3 場強法52-54
• 3.2.4 線性累積損傷理論54-55
• 3.3 渦輪葉片疲勞壽命預(yù)測及其損傷分析55-60
• 3.3.1 Manson-Coffin公式Morrow修正模型55-56
• 3.3.2 求解計算疲勞壽命56
• 3.3.3 渦輪葉片的應(yīng)變循環(huán)譜56-58
• 3.3.4 渦輪葉片的疲勞壽命預(yù)測58-59
• 3.3.5 渦輪葉片的疲勞損傷分析59-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 渦輪葉片蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測及其損傷計算分析61-70
• 4.1 引言61
• 4.2 蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測方法61-64
• 4.2.1 時間—溫度參數(shù)法61-63
• 4.2.2 θ函數(shù)法63
• 4.2.3 修正θ函數(shù)法63-64
• 4.2.4 壽命—時間分數(shù)法64
• 4.3 渦輪葉片蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測及其損傷分析64-69
• 4.3.1 K403合金材料的蠕變試驗數(shù)據(jù)64-66
• 4.3.2 渦輪葉片持久方程的選取66
• 4.3.3 渦輪葉片的蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測66-68
• 4.3.4 渦輪葉片的蠕變/持久損傷分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 渦輪葉片疲勞/蠕變壽命預(yù)測計算分析70-78
• 5.1 引言70
• 5.2 疲勞/蠕變壽命預(yù)測方法70-74
• 5.2.1 線性累積損傷理論壽命法70-71
• 5.2.2 應(yīng)變控制參量的疲勞/蠕變壽命預(yù)估方法71-72
• 5.2.2.1 應(yīng)變范圍劃分法（SRP）71
• 5.2.2.2 應(yīng)變能劃分法（SEP）71-72
• 5.2.2.3 頻率修正法（FM）72
• 5.2.2.4 頻率分離法（FS）72
• 5.2.2.5 應(yīng)變能疲勞修正法（SEFS）72
• 5.2.3 應(yīng)力控制參量的疲勞/蠕變壽命預(yù)估方法72-73
• 5.2.4 損傷力學(xué)預(yù)測方法73
• 5.2.5 斷裂力學(xué)預(yù)測方法73-74
• 5.3 渦輪葉片疲勞/蠕變壽命預(yù)測74-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78
• 6.2 后續(xù)工作展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-86
• 附錄I86-91
• 附錄II91-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果95-96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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  本文關(guān)鍵詞：某渦扇發(fā)動機渦輪葉片壽命計算分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：333592