基于累积损伤理论的榫连结构疲劳可靠性分析
发布时间：2021-07-17 15:45
航空发动机作为飞机的动力装置,其性能的优劣与飞机运行的安全与否息息相关。愈趋恶劣的服役环境导致发动机零部件承受着复杂的工况载荷,这意味着在提升航空发动机整体性能的同时,须对其热端部件的结构完整性给予充分的重视。榫连结构作为涡轮叶盘的主要连接形式,其在运转时承受着气流振动、高温高压及复杂机械载荷,是航空发动机结构中故障频发的关键区域。因此,针对榫连结构的结构强度评估与疲劳可靠性分析对于降低发动机故障频率、保障涡轮转子部件安全运转具有重要意义。针对以上问题,本学位论文对某航空发动机涡轮叶盘榫连结构开展了如下研究:1)考虑静态韧性耗散理论的疲劳累积损伤分析。榫连结构在循环载荷的作用下会由于损伤不断累积而导致失效。针对上述问题,通过对材料的损伤演化历程分析,考虑材料静态韧性耗散效应的影响,提出了基于等损伤线理论的疲劳累积损伤模型。利用5种金属材料两级加载下的试验数据进行验证,并与其他四种通用模型进行了模型对比,验证了所提出模型的疲劳寿命预测精度。2)随机条件下榫连结构的接触应力分析。榫连结构等热端部件在服役时往往受到多重不确定因素的影响,这些不确定因素对其结构强度的评估起着至关重要的作用。针对...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
/90某型高压涡轮叶盘榫连结构有限元模型
简化后的榫连结构有限元模型
第三章随机条件下榫连结构的接触应力分析33利用GH4169合金材料性能数据，结合式(3-18)与式(3-19)，可完成对榫连结构模型有限元分析的材料设置。3.3.3模型单元定义与网格划分在对简化后的榫连结构进行接触分析时，需对有限元模型的单元类型进行设置。本章选取solid185单元类型对榫连结构接触问题进行求解。纵树型榫连结构经过简化后，有限元模型较为简单，可直接对模型整体进行六面体分网。为节省计算机资源与保证求解效率，需对模型不同区域划分的网格尺寸进行调控。通过采用扫略的分网模式，将有限元模型的某些边线设置合理的尺寸作为扫略分网的基础，进而完成对模型的网格划分。网格尺寸的精细与接触分析求解结果能否收敛直接相关。接触区域需要细密的网格，经多次尝试网格尺寸最终设置为0.05mm。为减少计算时间，其他与接触无关部分的网格尺寸设置得粗略一些。榫连结构模型的网格划分情况如图3-4所示。图3-4简化榫连结构的有限元网格模型3.3.4接触设置当研究实际工程结构的接触行为时，处于接触状态的区域具有如下特征：1)无相互穿透。2)能够传递法向载荷与切向摩擦力。3)无法传递法向拉力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]疲劳和刚度失效模式下矿井提升机主轴系统的可靠性研究[J]. 王海峰,王新刚,胡福豪. 兵器装备工程学报. 2019(11)
[2]航空发动机限寿件疲劳可靠度计算新方法[J]. 游令非,张建国,周霜,杜小松. 航空学报. 2019(12)
[3]基于Kriging模型梯度解析解的改进一次二阶矩方法[J]. 李宝玉,张磊刚,裘群海,余雄庆. 航空学报. 2019(05)
[4]载荷相互作用效应的非线性累积损伤模型[J]. 王欣,柳明珠,蔡福海,梁吉飞,杜剑威,孙新. 中国工程机械学报. 2018(04)
[5]非线性疲劳损伤累积下钢轨裂纹萌生预测[J]. 周宇,木东升,韩延彬,黄旭炜,张聪聪. 兰州交通大学学报. 2018(03)
[6]齿轮的剩余强度模型及其动态可靠度[J]. 林小燕,魏静,赖育彬,秦大同,张爱强,汝学斌. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[7]随机恒幅载荷下结构疲劳累积损伤的概率模型[J]. 高建雄,安宗文,寇海霞. 哈尔滨工程大学学报. 2017(02)
[8]碰摩作用下盘片榫连结构接触特性的响应分析[J]. 马辉,王迪,太兴宇,能海强,闻邦椿. 航空动力学报. 2015(09)
[9]复杂结构部件概率疲劳寿命预测方法与模型[J]. 谢里阳,任俊刚,吴宁祥,钱文学. 航空学报. 2015(08)
[10]多轴块载加载下疲劳损伤累积方法研究[J]. 徐姣,尚德广,陈宏. 机械强度. 2012(06)
硕士论文
[1]不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析[D]. 刘强.电子科技大学 2018
[2]榫头—榫槽配合参数对旋转叶片的动态响应特性研究[D]. 彭昀.东北大学 2017
[3]燕尾榫结构微动疲劳有限元分析研究[D]. 荆炀.兰州理工大学 2015
本文编号：3288468
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
/90某型高压涡轮叶盘榫连结构有限元模型
简化后的榫连结构有限元模型
第三章随机条件下榫连结构的接触应力分析33利用GH4169合金材料性能数据，结合式(3-18)与式(3-19)，可完成对榫连结构模型有限元分析的材料设置。3.3.3模型单元定义与网格划分在对简化后的榫连结构进行接触分析时，需对有限元模型的单元类型进行设置。本章选取solid185单元类型对榫连结构接触问题进行求解。纵树型榫连结构经过简化后，有限元模型较为简单，可直接对模型整体进行六面体分网。为节省计算机资源与保证求解效率，需对模型不同区域划分的网格尺寸进行调控。通过采用扫略的分网模式，将有限元模型的某些边线设置合理的尺寸作为扫略分网的基础，进而完成对模型的网格划分。网格尺寸的精细与接触分析求解结果能否收敛直接相关。接触区域需要细密的网格，经多次尝试网格尺寸最终设置为0.05mm。为减少计算时间，其他与接触无关部分的网格尺寸设置得粗略一些。榫连结构模型的网格划分情况如图3-4所示。图3-4简化榫连结构的有限元网格模型3.3.4接触设置当研究实际工程结构的接触行为时，处于接触状态的区域具有如下特征：1)无相互穿透。2)能够传递法向载荷与切向摩擦力。3)无法传递法向拉力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]疲劳和刚度失效模式下矿井提升机主轴系统的可靠性研究[J]. 王海峰,王新刚,胡福豪. 兵器装备工程学报. 2019(11)
[2]航空发动机限寿件疲劳可靠度计算新方法[J]. 游令非,张建国,周霜,杜小松. 航空学报. 2019(12)
[3]基于Kriging模型梯度解析解的改进一次二阶矩方法[J]. 李宝玉,张磊刚,裘群海,余雄庆. 航空学报. 2019(05)
[4]载荷相互作用效应的非线性累积损伤模型[J]. 王欣,柳明珠,蔡福海,梁吉飞,杜剑威,孙新. 中国工程机械学报. 2018(04)
[5]非线性疲劳损伤累积下钢轨裂纹萌生预测[J]. 周宇,木东升,韩延彬,黄旭炜,张聪聪. 兰州交通大学学报. 2018(03)
[6]齿轮的剩余强度模型及其动态可靠度[J]. 林小燕,魏静,赖育彬,秦大同,张爱强,汝学斌. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[7]随机恒幅载荷下结构疲劳累积损伤的概率模型[J]. 高建雄,安宗文,寇海霞. 哈尔滨工程大学学报. 2017(02)
[8]碰摩作用下盘片榫连结构接触特性的响应分析[J]. 马辉,王迪,太兴宇,能海强,闻邦椿. 航空动力学报. 2015(09)
[9]复杂结构部件概率疲劳寿命预测方法与模型[J]. 谢里阳,任俊刚,吴宁祥,钱文学. 航空学报. 2015(08)
[10]多轴块载加载下疲劳损伤累积方法研究[J]. 徐姣,尚德广,陈宏. 机械强度. 2012(06)
硕士论文
[1]不确定性下轮盘弹塑性随机有限元与结构可靠性分析[D]. 刘强.电子科技大学 2018
[2]榫头—榫槽配合参数对旋转叶片的动态响应特性研究[D]. 彭昀.东北大学 2017
[3]燕尾榫结构微动疲劳有限元分析研究[D]. 荆炀.兰州理工大学 2015
本文编号：3288468
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