破裂轉速分析是航空發(fā)動機強度設計的重要內容之一。目前主流破裂預測方法中,平均應力法、Hallinan法、局部應力應變法屬于經驗性方法,而基于全局塑性失穩(wěn)準則的預測方法是近些年提出和發(fā)展的一種更為符合輪盤超轉破裂規(guī)律的方法。評估各破裂預測方法的預測能力,采用合適的預測方法研究國外典型發(fā)動機多級轉子的超轉破裂特征,能夠為國內航空發(fā)動機轉子的抗破裂設計提供參考。輪盤與轉子在進行超轉試驗時,徑向位移較大,設計不當的轉接盤無法保證超轉試驗的完成和試驗精度,需要研究轉接盤設計優(yōu)化方法使超轉試驗能夠順利進行且具有良好的精度。本文針對上述問題,在前人研究工作的基礎上,在輪盤破裂預測方法評估,典型發(fā)動機轉子的破裂分析,超轉試驗轉接盤設計優(yōu)化等方面開展了相關試驗、理論分析和數值模擬研究。主要工作和結論如下:設計了傾向周向破裂的GH4169輪盤并進行試驗,通過兩種破裂模式輪盤的試驗結果與各方法的預測結果對比發(fā)現:全局塑性失穩(wěn)破裂準則對破裂轉速的預測精度在工程接受范圍內,能準確地預測試驗盤的破裂模式和破裂薄弱位置,是符合輪盤超轉破裂規(guī)律的方法;平均應力法對破裂轉速的預測誤差較大,能夠準確預測出試驗盤的破裂模式... 

【文章頁數】：111 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 航空發(fā)動機輪盤破裂分析國內外研究現狀
    1.3 航空發(fā)動機轉子連接結構國內外發(fā)展現狀
    1.4 本文的主要研究工作
第二章 輪盤破裂轉速預測方法的評估
    2.1 引言
    2.2 GH4169模擬盤超轉破裂試驗
        2.2.1 GH4169模擬盤設計
        2.2.2 GH4169輪盤破裂試驗
    2.3 基于全局塑性失穩(wěn)準則的GH4169模擬盤超轉破裂分析
        2.3.1 基于全局塑性失穩(wěn)準則的輪盤破裂轉速預測方法
        2.3.2 基于全局塑性失穩(wěn)準則的GH4169模擬盤破裂轉速預測
        2.3.3 超轉試驗輪盤應力應變分析
    2.4 基于平均應力法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
        2.4.1 平均應力法簡介
        2.4.2 基于平均應力法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
    2.5 基于Hallinan方法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
        2.5.1 Hallinan經驗方法簡介
        2.5.2 基于Hallinan方法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
    2.6 基于局部應力應變法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
        2.6.1 局部應力應變法簡介
        2.6.2 基于局部應力法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
        2.6.3 基于局部應變法的GH4169模擬盤超轉破裂分析
    2.7 本章小結
第三章 典型發(fā)動機輪盤和轉子超轉破裂分析
    3.1 引言
    3.2 APU整體葉盤軸破裂預測分析
        3.2.1 鑄造TC4材料基本性能參數
        3.2.2 非線性各向同性硬化彈塑性本構模型建立
        3.2.3 APU整體葉盤軸有限元計算模型建立
        3.2.4 APU整體葉盤軸破裂有限元分析
        3.2.5 APU整體葉盤軸有限元計算模型簡化
    3.3 CFM56-7b發(fā)動機轉子超轉破裂分析
        3.3.1 CFM56-7b高壓壓氣機轉子破裂分析
        3.3.2 CFM56-7b低壓渦輪轉子破裂分析
    3.4 LEAP-1b發(fā)動機轉子超轉破裂分析
        3.4.1 LEAP-1b高壓壓氣機破裂分析
        3.4.2 LEAP-1b低壓渦輪破裂分析
    3.5 本章小結
第四章 超轉試驗轉接盤優(yōu)化設計
    4.1 引言
    4.2 試驗轉接對超轉試驗的影響
        4.2.1 安裝狀態(tài)轉接端徑向應力分析
        4.2.2 轉接端形變分析
    4.3 轉接結構設計方法
        4.3.1 典型輪盤連接結構分析
        4.3.2 轉接盤結構設計要求
    4.4 轉接盤輪轂部位幾何參數對其破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響分析
        4.4.1 輪轂厚度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.4.2 中心孔半徑對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.4.3 過渡段半徑對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
    4.5 轉接盤輻板部位幾何參數對其破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響分析
        4.5.1 輻板厚度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.5.2 輻板長度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.5.3 輻板彎曲半徑對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.5.4 輻板彎曲長度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
    4.6 轉接盤輪緣部位幾何參數對其破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響分析
        4.6.1 輪緣長度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.6.2 輪緣厚度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
        4.6.3 轉接端厚度對轉接盤破裂轉速以及轉接端徑向位移的影響
    4.7 轉接端優(yōu)化方法及典型輪盤驗證
        4.7.1 高壓壓氣機輪盤超轉試驗轉接盤優(yōu)化設計與分析
        4.7.2 高壓渦輪盤超轉試驗轉接盤優(yōu)化設計與分析
        4.7.3 低壓渦輪盤超轉試驗轉接盤優(yōu)化設計與分析
    4.8 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文
    攻讀碩士學位期間發(fā)表(錄用)論文情況


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]輪盤徑向破裂轉速計算方法分析及修正[J]. 馮引利,何云,陳偉,劉紅彬.  航空動力學報. 2014(11)
[3]軍用航空發(fā)動機特征分析[J]. 劉勤,周人治,王占學.  燃氣渦輪試驗與研究. 2014(02)
[4]某粉末冶金高溫合金渦輪盤破裂轉速分析[J]. 馮引利,吳長波,高鵬,陳偉.  航空動力學報. 2013(03)
[5]輔助動力裝置的應用現狀和發(fā)展趨勢[J]. 李東杰.  航空科學技術. 2012(06)
[6]輪盤彈塑性盤破裂準則的建立及變厚度輪盤破裂轉速預測[J]. 萬江艷,周柏卓.  航空發(fā)動機. 2011(05)
[7]國外推重比10一級軍用發(fā)動機綜述[J]. 楊國才.  航空制造技術. 2009(16)
[8]輪盤模擬件破裂試驗及其有限元描述[J]. 萬江艷,周柏卓.  航空發(fā)動機. 2008(02)
[9]航空發(fā)動機的新結構及其強度設計[J]. 江和甫,古遠興,卿華.  燃氣渦輪試驗與研究. 2007(02)
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碩士論文
[1]航空發(fā)動機輪盤破裂分析方法研究與應用[D]. 王浩然.南京航空航天大學 2017
[2]典型盤用材料缺口拉伸強度預測方法研究與應用[D]. 王盛堯.南京航空航天大學 2014
[3]輪盤強度與壽命預測研究[D]. 劉華翔.南京航空航天大學 2012



本文編號：3690459