提出一種基于熱固振耦合的某附件殼體蠕變-熱疲勞壽命預測方法,主要是基于ANSYS-Fluent模塊進行流固熱耦合,仿真結果得到的附件殼體溫度場分布并通過實測數據進行結果驗證,再通過溫度場數據傳遞途徑結合ANSYS-Workbench模塊進行附件殼體熱固振耦合仿真得到殼體應力應變場,然后基于線性累計損傷理論耦合附件殼體蠕變持久壽命和熱疲勞壽命,最終得到其蠕變-熱疲勞壽命預測結果。針對附件殼體,一方面對比分析了單純熱疲勞壽命（41 063個循環(huán)壽命）與蠕變-熱疲勞（39 054個循環(huán)壽命）,通過結果得知航空發(fā)動機附件系統(tǒng)高熱環(huán)境下蠕變作用對附件殼體熱疲勞壽命是存在顯著影響的;另一方面對比分析了基于穩(wěn)態(tài)溫度場的蠕變-熱疲勞（23 334個循環(huán)壽命）與基于瞬態(tài)溫度場（考慮溫變速率）的蠕變-熱疲勞（24 545個循環(huán)壽命）,結果表明溫變速率在一定程度上影響航空發(fā)動機附件系統(tǒng)結構的蠕變-熱疲勞壽命。 

【文章來源】：空軍工程大學學報(自然科學版). 2019,20(01)北大核心

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【部分圖文】：

圖１熱固振耦合應力仿真分析流程２有限元仿真模型

圖１熱固振耦合應力仿真分析流程２有限元仿真模型２．１殼體仿真模型鑒于附件系統(tǒng)結構龐大且復雜，為提升網格質量在ＡＮＳＹＳ中對附件系統(tǒng)模型進行了一些簡化，見圖２。圖２模型簡化結果２．２有限元網格劃分為了獲得更精確的網格質量，提高結果精確度，同時保證收斂和合理的計算時間，通過控制網格的尺寸，得到不同的殼體網格，采用高階的四面體網格，可以得到理想的結果，在網格設置中改變全局網格尺寸，分別設置為４ｍｍ，８ｍｍ，１６ｍｍ和３２ｍｍ。其中，將全局網格尺寸控制在４ｍｍ和３２ｍｍ時劃分網格失敗。當全局網格尺寸控制在８ｍｍ時，劃分的網格見圖３�？紤]到網格適用性，針對網格劃分結果進行對比分析，見表１。圖３全局網格尺寸控制在８ｍｍ的網格劃分結果表１網格劃分相關結果網格尺寸／ｍｍ８１６８＋３２８＋１６單元數３６７８４５６５８８２１８６９３５４７５７９１０節(jié)點數２１２００９４４６１９７５８０７４１４９８９４１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ最大值１０．９９１１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ平均值０．３９３８０．４２３６０．４０２１０．３９０６Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５單元數４７９０２５３００３３４００１２９００Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５占比１．３０％３．８４％３．８４％１．７０％根據表格可知，不同網格尺寸得到的單元翹曲度最大值和平均值基本接近，節(jié)點數和單元數尺寸為８ｍｍ的最少。這里網格尺寸８ｍｍ所得的單元和節(jié)點數比１６ｍｍ少的原因是８ｍｍ時將平滑（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）設置為ｆａ

有限元網格劃分為了獲得更精確的網格質量，提高結果精確度，同時保證收斂和合理的計算時間，通過控制網格的尺寸，得到不同的殼體網格，采用高階的四面體網格，可以得到理想的結果，在網格設置中改變全局網格尺寸，分別設置為４ｍｍ，８ｍｍ，１６ｍｍ和３２ｍｍ。其中，將全局網格尺寸控制在４ｍｍ和３２ｍｍ時劃分網格失敗。當全局網格尺寸控制在８ｍｍ時，劃分的網格見圖３�？紤]到網格適用性，針對網格劃分結果進行對比分析，見表１。圖３全局網格尺寸控制在８ｍｍ的網格劃分結果表１網格劃分相關結果網格尺寸／ｍｍ８１６８＋３２８＋１６單元數３６７８４５６５８８２１８６９３５４７５７９１０節(jié)點數２１２００９４４６１９７５８０７４１４９８９４１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ最大值１０．９９１１Ｓｋｅｗｎｅｓｓ平均值０．３９３８０．４２３６０．４０２１０．３９０６Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５單元數４７９０２５３００３３４００１２９００Ｓｋｅｗｎｅｓｓ＝０．９５占比１．３０％３．８４％３．８４％１．７０％根據表格可知，不同網格尺寸得到的單元翹曲度最大值和平均值基本接近，節(jié)點數和單元數尺寸為８ｍｍ的最少。這里網格尺寸８ｍｍ所得的單元和節(jié)點數比１６ｍｍ少的原因是８ｍｍ時將平滑（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）設置為ｆａｓｔ，而１６ｍｍ設置為ｓｌｏｗ，因為８ｍｍ網格尺寸若ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ＝ｆａｓｔ尺寸數太大，在模態(tài)計算時顯示計算量太大而不能進行。同時，０４空軍工程大學學報（自然科學版）２０１９年


本文編號：3023054