压气机螺栓联接机匣结构综合设计技术研究

发布时间：2017-10-13 13:25

  本文关键词：压气机螺栓联接机匣结构综合设计技术研究

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【摘要】：螺栓联接是航空发动机机匣联接的一种普遍形式。随着航空发动机不断向高高温、高压、高转速和高推重比方向发展,对其机匣刚度、强度、振动、密封及减重等方面的要求日益严格。目前,航空发动机设计规范中有关机匣的设计主要根据传统的经验公式,这种方法没有达到机匣结构性能和功用的最优化,仍有很大的改进空间。本文研究在保证刚度、强度、振动和重量要求下,通过合理选择安装边尺寸、螺栓规格、螺栓数量等参数,实现螺栓联接机匣结构优化设计具有重要意义。在对螺栓联接结构优化设计时,通常考虑结构稳定性、刚度、强度问题,而对于密封性的考虑较少。首先,本文对典型横向安装边螺栓连接结构进行有限元建模,分析不同安装边高度、安装边厚度、机匣厚度、螺栓数量对结构刚度、强度、密封特性的影响,得到螺栓联接结构动力学性能的一般规律。其次,以某型航空发动机压气机螺栓联接结构为例,分别以结构的刚度、强度、密封特性为优化目标进行优化设计,得到最优参数。再次,采用响应面法对螺栓联接结构进行综合优化设计。最后,将几次不同目标的优化结果进行比较。结果表明:综合目标优化效果较针对单一目标优化的效果好,且对结构刚度、强度、密封特性均有所提高。本文为螺栓联接结构的综合优化设计提供了有效可行的设计方法和参考依据。
【关键词】：螺栓联接 机匣 刚度 强度 密封特性 响应面法
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 选题背景和意义10
• 1.2 国内外研究的发展现状10-12
• 1.3 课题研究内容12-13
• 第2章 安装边螺栓联接结构设计方法13-20
• 2.1 螺栓联接结构分析13-15
• 2.1.1 安装边联接特性分析13-14
• 2.1.2 安装边螺栓联接结构应力分析14-15
• 2.2 安装边螺栓联接结构设计方法15-20
• 2.2.1 安装边螺栓联接结构设计已知条件16
• 2.2.2 初选安装边厚度16-17
• 2.2.3 确定螺栓数量17-20
• 第3章 安装边螺栓联接结构有限元分析20-25
• 3.1 有限元基本理论20
• 3.2 接触问题分析20-21
• 3.3 强度计算理论21-22
• 3.4 密封特性分析理论22-25
• 第4章 典型螺栓联接结构特性分析25-40
• 4.1 典型螺栓联接结构几何模型建立25-27
• 4.1.1 有限元模型建立25
• 4.1.2 材料属性设置25-26
• 4.1.3 网格划分26
• 4.1.4 边界条件设定26-27
• 4.2 典螺栓联接结构刚度分析27-32
• 4.2.1 安装边高度对安装边结合面刚度的影响27-29
• 4.2.2 安装边厚度对安装边结合面刚度的影响29-30
• 4.2.3 机匣厚度对安装边结合面刚度的影响30-31
• 4.2.4 螺栓数量对安装边结合面刚度的影响31-32
• 4.3 典型螺栓联接结构强度分析32-34
• 4.3.1 安装边高度对螺栓连接结构强度的影响32-33
• 4.3.2 安装边厚度对螺栓连接结构强度的影响33-34
• 4.3.3 机匣厚度对螺栓连接结构强度的影响34
• 4.3.4 螺栓数量对螺栓连接结构强度的影响34
• 4.4 典型螺栓联接结构密封特性分析34-38
• 4.5 本章小结38-40
• 第5章 某型航空发动机压气机机匣综合优化设计40-60
• 5.1 优化理论分析40-44
• 5.1.1 响应面法基本理论40-42
• 5.1.2 二阶响应面设计及分析42-44
• 5.2 单一特性下压气机机匣结构优化设计分析44-56
• 5.2.1 以刚度为优化目标46-49
• 5.2.2 以强度为优化目标49-52
• 5.2.3 以密封为优化目标52-56
• 5.3 压气机螺栓连接机匣结构综合优化设计分析56-58
• 5.4 螺栓联接结构参数选取一般步骤58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考 文献61-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文64

【参考文献】

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本文编号：1025076