航空发动机多W型金属封严环强度分析及疲劳寿命预测
发布时间：2020-09-30 13:02
随着现代航空发动机性能要求的不断提高,密封问题已成为航空发动机领域的研究热点。封严装置对于改善航空发动机效率和保证航空发动机安全工作起到极其重要的作用。同时封严装置又要承受高环境温度、高密封压差以及高频振动等载荷。因此,世界先进航空发动机普遍采用先进的金属封严环封严技术,如C型金属封严环、U型金属封严环和W型金属封严环等。本文所研究的多W型金属封严环是一种新型结构的弹性金属封严件,主要作用是为航空发动机压气机轴承管道实现封严引气功能。本文主要应用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件FE-SAFE对多W型金属封严环的强度和疲劳寿命展开相关研究,同时对金属封严环的振动特性进行分析,为多W型金属封严环设计、使用提供参考。主要研究内容陈述如下:(1)为准确描述金属封严环材料的非线性,通过拉伸试验得到金属封严环GH4169材料的应力应变曲线;建立多W型金属封严环有限元模型,在常温下对多W型金属封严环的轴向刚度和压缩回弹特性进行分析。(2)为模拟多W型金属封严环的真实工作工况,按照装配和发动机运行工况顺序加载载荷。利用有限元方法对多W型金属封严环进行温度场、热应力、机械应力、热-固耦合应力、接触应力以及变形分析计算。在考虑金属封严环和法兰的制造公差的情况下,分析了金属封严环在不同温度和压差下的应力变化趋势。(3)对多W型金属封严环进行动力学特性分析,包括模态分析和谐响应分析。得到了多W型金属封严环在常温和高温、自由与约束状态下的固有频率;通过谐响应分析得到简谐激励下的稳态响应。(4)通过对多W型金属封严环的主应力分析确定金属封严环的应力状态。采用最大主应力法来预测多W型金属封严环在工作工况下的疲劳寿命。并分析不同温度和压差下的多W型金属封严环的疲劳寿命。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V231.91
【部分图文】：
、石油等许多行业[14]。美国、英国、日本在弹性，像 Paker、Garlock Helicoflex 等公司研发的金属封得很多技术突破。但是这些公司都对我国实行技术技术。我国虽然对弹性金属封严环的研究起步较晚在 O 型金属封严环和 C 型金属封严环的研究已经达式的弹性金属封严环处于较低的水平，还需进一步封严环的出现使得封严技术发展有大幅度的跨越。压或低压真空等相对苛刻的工作环境。目前，常见C 型、U 型、E 型、W 型等。属封严环严环由于其结构简单、安装方便、耐腐蚀和抗辐场合被广泛使用。如图 1.1 为金属 O 型封严环的结压型、充压型三种形式。当其要求能防腐蚀、封严行涂渡处理。镀层材料一般为银或其他软金属材料
航空发动机多 W 型金属封严环强度分析及疲劳寿命预测论的正确性。贾晓红[23]等分析了弹簧加强金属 C 型封严环触压力的变化规律，并考虑 C 型环结构对密封特性的影 型封严环材料弹性模量、密封环包覆层厚度、螺旋弹簧与温度以及压缩率对弹簧加强金属 C 型封严环的重复利用的了反应堆中容器用弹簧加强金属 C 型封严环的主要加工并进行了常温下压缩回弹实验、水压试验，冷、热态密封金属封严环所示为 U 型金属封严环结构示意图，目前 U 型金属封严环 型封严环开口面向介质压力，且通常情况下封严环的腿部减小，主要目的是使得 U 型封严环在工作时各个区域受力接触表面一般会镀银处理，镀银层在接触应力作用下发生提高封严性能。
图 1.4 E 型金属封严环属封严环的耐压能力主要与材料、截面形状、封严环直径的工作环境 E 型金属封严环一般需要采取背支撑结构或属封严环一般在弹性范围内工作，且在封严环的轴向高度以重复使用。吕英[29]设计出一种 E 型双面封严环，并对其分析，得出 E 型封严环具有自密封能力。金属封严环示为 W 型金属封严环结构示意图。W 型金属封严环是在发展起来的。E 型封严环虽然可以在振动工况下工作，但航空发动机的要求。为满足航空发动机封严要求提出了 W属封严环是一种轴向自紧式静密封元件，具有回弹性能好围大、能够重复使用等特点，同时可根据设计要求将 W 型以满足更高的回弹率要求。
本文编号：2830876
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V231.91
【部分图文】：
、石油等许多行业[14]。美国、英国、日本在弹性，像 Paker、Garlock Helicoflex 等公司研发的金属封得很多技术突破。但是这些公司都对我国实行技术技术。我国虽然对弹性金属封严环的研究起步较晚在 O 型金属封严环和 C 型金属封严环的研究已经达式的弹性金属封严环处于较低的水平，还需进一步封严环的出现使得封严技术发展有大幅度的跨越。压或低压真空等相对苛刻的工作环境。目前，常见C 型、U 型、E 型、W 型等。属封严环严环由于其结构简单、安装方便、耐腐蚀和抗辐场合被广泛使用。如图 1.1 为金属 O 型封严环的结压型、充压型三种形式。当其要求能防腐蚀、封严行涂渡处理。镀层材料一般为银或其他软金属材料
航空发动机多 W 型金属封严环强度分析及疲劳寿命预测论的正确性。贾晓红[23]等分析了弹簧加强金属 C 型封严环触压力的变化规律，并考虑 C 型环结构对密封特性的影 型封严环材料弹性模量、密封环包覆层厚度、螺旋弹簧与温度以及压缩率对弹簧加强金属 C 型封严环的重复利用的了反应堆中容器用弹簧加强金属 C 型封严环的主要加工并进行了常温下压缩回弹实验、水压试验，冷、热态密封金属封严环所示为 U 型金属封严环结构示意图，目前 U 型金属封严环 型封严环开口面向介质压力，且通常情况下封严环的腿部减小，主要目的是使得 U 型封严环在工作时各个区域受力接触表面一般会镀银处理，镀银层在接触应力作用下发生提高封严性能。
图 1.4 E 型金属封严环属封严环的耐压能力主要与材料、截面形状、封严环直径的工作环境 E 型金属封严环一般需要采取背支撑结构或属封严环一般在弹性范围内工作，且在封严环的轴向高度以重复使用。吕英[29]设计出一种 E 型双面封严环，并对其分析，得出 E 型封严环具有自密封能力。金属封严环示为 W 型金属封严环结构示意图。W 型金属封严环是在发展起来的。E 型封严环虽然可以在振动工况下工作，但航空发动机的要求。为满足航空发动机封严要求提出了 W属封严环是一种轴向自紧式静密封元件，具有回弹性能好围大、能够重复使用等特点，同时可根据设计要求将 W 型以满足更高的回弹率要求。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 LIU Ying;ZHOU Kun;HUANG WeiFeng;GAO Zhi;WANG YuMing;;Numerical and experimental analysis of the reusability of spring energized metal C rings[J];Science China(Technological Sciences);2014年08期
本文编号：2830876
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