本文關(guān)鍵詞：渦輪盤偏心孔概率損傷容限風險評定程序研究

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【摘要】：為了保證航空發(fā)動機的結(jié)構(gòu)完整性,中國民用航空局發(fā)布的CCAR33部對發(fā)動機限壽件進行了規(guī)定,要求發(fā)動機型號合格證申請人在表明航空發(fā)動機限壽件的適航符合性時對限壽件進行損傷容限評估。渦輪盤屬于典型的航空發(fā)動機限壽件,適航審定時需要對其進行損傷容限評估。目前國內(nèi)尚且缺乏完善的適用于限壽件損傷容限評估的方法和工具,本文結(jié)合相關(guān)適航文件建立損傷容限評估流程,開發(fā)了針對渦輪盤偏心孔部位的概率損傷容限風險評定程序,并使用該程序進行了渦輪盤設(shè)計參數(shù)對渦輪盤偏心孔部位失效風險的影響分析。本文的主要研究內(nèi)容為:(1)分析了渦輪盤損傷容限評定的適航要求�；诼�(lián)邦航空條例(FAR),對FAR中的航空發(fā)動機限壽件損傷容限相關(guān)條款(FAR33.70(a)條款)進行技術(shù)解析,然后結(jié)合相關(guān)咨詢通告(AC 33.70-1、AC 33.70-2),建立航空發(fā)動機限壽件的損傷容限評估流程,并分析了針對渦輪盤的概率損傷容限評估內(nèi)容。(2)開發(fā)了適用于渦輪盤偏心孔部位的概率損傷容限評定程序,為渦輪盤損傷容限的適航符合性評估提供了驗證工具。該評定程序基于斷裂力學的原理開發(fā),渦輪盤受到的低循環(huán)疲勞應(yīng)力通過ANSYS軟件完成計算,在MATLAB平臺采用蒙特卡洛方法處理渦輪盤的缺陷數(shù)據(jù)和無損檢驗數(shù)據(jù),完成渦輪盤偏心孔處低循環(huán)疲勞過程的模擬計算,然后在程序中加入使用中檢驗的功能,使其適用于渦輪盤持續(xù)適航性的評估。結(jié)合案例進行了渦輪盤孔部位概率損傷容限的適航符合性評估,表明了該程序的有效性。(3)基于開發(fā)的評定程序,對渦輪盤偏心孔部位的失效風險進行了設(shè)計參數(shù)的影響分析,得到了渦輪盤偏心孔部位失效風險與渦輪盤設(shè)計參數(shù)間的關(guān)系。結(jié)合案例對渦輪盤的壽命限制值、應(yīng)力、偏心孔數(shù)與檢驗策略這些設(shè)計參數(shù)進行調(diào)整,分析了不同設(shè)計參數(shù)條件下的渦輪盤偏心孔部位失效風險變化情況,該關(guān)系可以為改進渦輪盤設(shè)計提供參考。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機 限壽件 渦輪盤 適航審定 損傷容限
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V232
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要工作15-18
• 第二章 渦輪盤概率損傷容限風險評定適航要求分析18-29
• 2.1 對FAR 33.70（a）條款的解讀18-20
• 2.1.1 FAR 33.70條（a）款內(nèi)容18
• 2.1.2 條款修訂歷史與修訂背景18-19
• 2.1.3 FAR 33.70（a）條款的技術(shù)解析19-20
• 2.2 對AC 33.70-1 中限壽件損傷容限評定要求的解讀20-23
• 2.2.1 對AC 33.70-1 中工程計劃制定指南的解讀20-22
• 2.2.2 對AC 33.70-1 中損傷容限評定指南的解讀22-23
• 2.3 AC 33.70-2 對輪盤表面損傷容限評定指導的解讀23-27
• 2.3.1 AC 33.70-2 對表面損傷容限評定方法的概述23-25
• 2.3.2 AC 33.70-2 提供的輪盤偏心孔部位評定流程解讀25-27
• 2.4 損傷容限評估內(nèi)容的確定27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 渦輪盤偏心孔概率損傷容限評估程序開發(fā)29-50
• 3.1 渦輪盤偏心孔概率損傷容限評估程序框架設(shè)計30-32
• 3.1.1 渦輪盤偏心孔概率損傷容限評估程序框架30-31
• 3.1.2 渦輪盤偏心孔概率損傷容限評估程序開發(fā)難點31-32
• 3.2 渦輪盤偏心孔初始缺陷數(shù)據(jù)的處理32-36
• 3.2.1 渦輪盤偏心孔初始缺陷數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化32-34
• 3.2.2 初始缺陷數(shù)據(jù)的蒙特卡洛抽樣34-36
• 3.3 裂紋應(yīng)力強度因子的計算36-42
• 3.3.1 基于ANSYS的有限元應(yīng)力求解36-37
• 3.3.2 渦輪盤偏心孔部位斷裂模型的簡化37-39
• 3.3.3 裂紋應(yīng)力強度因子的求解39-42
• 3.4 裂紋擴展計算與斷裂判定42-44
• 3.4.1 裂紋擴展計算方法42-44
• 3.4.2 渦輪盤斷裂的判定與統(tǒng)計44
• 3.5 渦輪盤無損檢驗的處理44-46
• 3.5.1 檢驗時間的處理45
• 3.5.2 無損檢驗的檢測概率45-46
• 3.5.3 檢測數(shù)據(jù)抽樣與檢測統(tǒng)計46
• 3.6 渦輪盤偏心孔概率損傷容限評估的程序?qū)崿F(xiàn)46-47
• 3.7 概率損傷容限評定程序校準47-48
• 3.8 本章小結(jié)48-50
• 第四章 渦輪盤設(shè)計參數(shù)對偏心孔失效風險的影響分析50-62
• 4.1 渦輪盤壽命限制值對偏心孔失效風險的影響分析50-52
• 4.1.1 渦輪盤壽命的確定與調(diào)整50
• 4.1.2 抽樣樣本的壽命分布50-51
• 4.1.3 渦輪盤隨壽命變化的失效風險特性51-52
• 4.2 渦輪盤應(yīng)力對偏心孔失效風險的影響分析52-54
• 4.2.1 應(yīng)力對裂紋擴展與判定的影響52-53
• 4.2.2 應(yīng)力對失效風險的影響53-54
• 4.3 偏心孔數(shù)量變化對其失效風險的影響分析54-55
• 4.4 不同檢驗策略對偏心孔失效風險的影響分析55-61
• 4.4.1 使用中檢驗策略選擇55-57
• 4.4.2 定時檢驗對失效風險的影響57
• 4.4.3 定時檢驗與機會檢驗的風險特性對比57-59
• 4.4.4 軟時限與機會檢驗策略的區(qū)別59-60
• 4.4.5 設(shè)置軟時限的風險特性分析60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-68
• 附錄A68-73
• 附錄B73-75
• 附錄C75-76
• 作者簡介76

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本文編號：637295