航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心轉(zhuǎn)動(dòng)部件—渦輪葉片和渦輪盤,長期處于高溫高壓、復(fù)雜載荷以及環(huán)境腐蝕等惡劣工況下,一旦發(fā)生疲勞破壞將會帶來嚴(yán)重的后果。本文基于有限元軟件ANSYS Workbench和PDS對航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件—渦輪葉片和渦輪盤設(shè)置四組溫度梯度工況（100³00?C,300⁶00?C,600⁹00?C,900¹200?C）進(jìn)行熱疲勞可靠性數(shù)值研究,得到了各溫度工況下部件熱應(yīng)力應(yīng)變分布情況,進(jìn)行了疲勞壽命預(yù)測和蒙特卡羅可靠性分析,仿真結(jié)果對提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體可靠性與安全性有重大意義。本文主要內(nèi)容由三部分組成:（1）運(yùn)用制圖軟件Solidworks建立渦輪葉片和渦輪盤三維模型,然后導(dǎo)入ANSYS Workbench創(chuàng)建渦輪葉片和渦輪盤有限元模型,采用四面體網(wǎng)格劃分,輸入?yún)?shù)及約束,進(jìn)行四組溫度梯度工況下穩(wěn)態(tài)熱分析。分析得到渦輪葉片和渦輪盤溫度場和熱應(yīng)力應(yīng)變分布云圖,確定了渦輪葉片和渦輪盤危險(xiǎn)部位及熱應(yīng)力應(yīng)變分布情況。（2）運(yùn)用名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法和疲勞損傷累積理論進(jìn)行渦輪葉片和渦輪盤熱疲勞分析,大致得... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

渦輪葉片

圖 1.2 渦輪盤起飛到降落過程中，其飛行模式的頻繁轉(zhuǎn)換，工況的不斷變化，所受的、離心載荷以及周圍環(huán)境也不斷變化，渦輪盤等轉(zhuǎn)子部件在受到這些變載荷下非常容易發(fā)生疲勞破壞。一旦發(fā)生破裂，輕則直接會導(dǎo)致發(fā)，重則導(dǎo)致災(zāi)難性事故。工作狀態(tài)下的渦輪盤疲勞斷裂產(chǎn)生的碎片也者飛機(jī)上的其他關(guān)鍵部件，如油箱、轉(zhuǎn)子軸承等直接導(dǎo)致飛機(jī)事故。中主要的失效形式為低周疲勞，又被稱為條件疲勞極限或低循環(huán)疲勞行周期內(nèi)可能作用次數(shù)下承受的應(yīng)力極限值。當(dāng)前零部件傳統(tǒng)疲勞可法有局部應(yīng)力應(yīng)變法、疲勞損失累積原則、利用 Manson-coffin 公式等段針對渦輪葉片和渦輪盤的研究大部分都是基于實(shí)驗(yàn)與仿真分析相結(jié)滿足提升飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的安全性，采用有限元思想將熱疲勞可靠方法進(jìn)行整合，運(yùn)用 Solidworks 進(jìn)行三維實(shí)體建模，導(dǎo)入 ANSYS w勞分析，利用 ANSYS/PDS 進(jìn)行可靠性分析，分析成果為提高航空發(fā)性提供借鑒與參考。

圖 2.1 有限元分析基本流程空航天、機(jī)械、通信等領(lǐng)域關(guān)于熱疲勞分析、彈性力學(xué)分析、流體動(dòng)析等一系列仿真計(jì)算基本都會運(yùn)用有限元理論。對于單一系統(tǒng)內(nèi)的求解等更是采用有限元分析的首選�，F(xiàn)代有限元軟件分析技術(shù)從對象的復(fù)合多種材料；從對目標(biāo)的自動(dòng)劃分網(wǎng)格到當(dāng)前四面體劃分網(wǎng)格、網(wǎng)格劃分、多域掃掠網(wǎng)格劃分等；從對象簡單的離散到自定義適應(yīng)離構(gòu)性能校核至現(xiàn)代的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等。這些日漸成熟的仿真技術(shù)隨著計(jì)算，極大地推動(dòng)有限元仿真技術(shù)的完善。有限元(FEM)的核心思想基于量法將對象分割為若干個(gè)互不干涉的有限個(gè)單元點(diǎn)。在這些單元中選解域的插值節(jié)點(diǎn)，將微分方程中的變量轉(zhuǎn)化為某變量或?qū)?shù)的節(jié)點(diǎn)值函數(shù)組合成線性表達(dá)式，借助于上述兩種核心理念將對象的微分方程有限元最初用于結(jié)構(gòu)力學(xué)，隨著計(jì)算機(jī)有限元仿真技術(shù)的成熟，越來域采納有限元。現(xiàn)代常用的有限元計(jì)算方法有最小二乘法、里茲法、遼金法等。有限元分析的具體內(nèi)容如下[20]：連續(xù)的目標(biāo)分析被分割為不同數(shù)目和形狀的單元個(gè)體。每個(gè)單元互相

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3368626