螺栓联接的发动机机匣结构的刚度研究

发布时间：2017-10-22 07:11

  本文关键词：螺栓联接的发动机机匣结构的刚度研究

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【摘要】：机匣结构作为航空发动机的主要承力结构,其力学性能对发动机整体的可靠性和使用寿命都起到至关重要的作用。各段机匣之间主要通过螺栓进行联接,而螺栓联接的存在易使结构刚度出现不连续、非线性等现象,也会对结构的振动特性产生很大影响。能够清楚的知道对其研究也成为近些年来的热点。在航空发动机机匣动力学分析中,传统方法在建模时往往忽略螺栓联接带来的影响,造成结果无法真实体现机匣结构的动力学特性。本文利用ANSYS有限元分析软件,对某带有纵向安装边的螺栓联接机匣的局部和整体结构进行有限元建模。对有限元模型螺栓联接部分分别采用刚性联接模型、摩擦接触模型和节点耦合简化模型进行处理。采用锤击法完成模态试验,将三种模型的动力学计算结果与模态试验结果进行对比,最终选择精度最高的摩擦接触模型来进行本文的有限元仿真计算。利用试验和数值仿真计算研究了机匣整体结构在单独受预紧力作用下螺栓预紧力对于固有频率的影响规律。研究了在预紧力作用下,各几何参数对结构固有频率的影响。在机匣整体结构受内压载荷的工况条件下,研究了螺栓联接部分的拉伸刚度随预紧力和内压载荷的变化,并通过固有频率对其进行了间接说明。分析了几何参数对螺栓联接部分拉伸刚度的影响。研究了机匣结构中三种主要的几何参数对机匣整体的拉伸、弯曲刚度和拉伸、弯曲刚度质量比的影响。通过本文的研究,为螺栓联接的复杂结构的动力学计算提供一种思路,为螺栓联接机匣结构的设计提供一些参考依据。
【关键词】：机匣结构 螺栓联接 刚度 模态分析 有限元分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9-10
• 1.2.1 螺栓联接结构的刚度研究9-10
• 1.2.2 螺栓联接结构的试验研究10
• 1.3 本文主要的研究内容10-12
• 2 螺栓联接结构刚度与模态试验的基础理论12-22
• 2.1 有限元基本理论12-13
• 2.1.1 有限单元法概述12
• 2.1.2 有限元法求解问题的基本步骤12-13
• 2.1.3 有限单元法中的线性和非线性问题13
• 2.2 螺栓联接结构刚度计算13-16
• 2.2.1 单个螺栓的刚度计算13-14
• 2.2.2 螺栓联接组件的刚度计算14-16
• 2.3 预紧力和预紧力矩之间的关系16-17
• 2.4 试验模态分析17-21
• 2.4.1 模态分析理论17-20
• 2.4.2 试验数据采集理论20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 螺栓联接机匣结构的模态分析22-41
• 3.1 有限元模型的建立22-24
• 3.2 螺栓联接结构的简化模型24-27
• 3.2.1 刚性联接模型24-25
• 3.2.2 摩擦接触模型25-26
• 3.2.3 节点耦合简化模型26-27
• 3.3 模态试验27-36
• 3.3.1 试验装置与数据采集27-31
• 3.3.2 模态试验结果与对比分析31-36
• 3.4 螺栓预紧力和结构几何参数对模态的影响36-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 螺栓联接机匣结构的刚度分析41-54
• 4.1 螺栓联接部分拉伸刚度的计算分析41-47
• 4.1.1 载荷对螺栓联接部分的拉伸刚度的影响41-45
• 4.1.2 几何参数对螺栓联接部分的拉伸刚度的影响45-47
• 4.2 螺栓联接结构的整体刚度计算分析47-53
• 4.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

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本文编号：1077279