发动机叶盘榫连结构的多轴疲劳寿命预测与可靠性分析

发布时间：2021-07-27 22:21

　　随着我国航空工业的飞速发展,对航空发动机的工作效率和可靠性需求愈发提高。枞树型榫连结构作为现代航空发动机转子结构中涡轮叶片与涡轮盘连接的一种重要连接形式,在实际运行过程中时常承受高温、高压及复杂载荷的循环作用,一旦发生破坏性的机械故障,将导致极其严重的后果。因此,着重对叶盘榫连结构进行疲劳寿命预测和可靠性分析具有尤为重要的工程价值。本文以某型号航空发动机中的叶盘榫连结构为研究对象,开展了如下研究:（1）基于FS损伤参量的多轴疲劳临界面-损伤参量。采用FS模型对轮盘合金GH4169进行多轴疲劳分析时,预测效果偏保守,针对此,基于FS损伤参量提出了一个新的多轴疲劳临界面-损伤参量。结合有限元仿真,对某高压涡轮盘进行了疲劳寿命预测,与传统多轴疲劳模型的预测结果进行对比与分析,改进模型的寿命预测精度更高,可为后续模型研究提供参考。（2）考虑虚剪应变能的多轴疲劳寿命预测。通过分析现有多轴疲劳寿命预测模型,探讨了虚剪应变能与疲劳寿命之间的关系,并基于此,构造了一个结合应变能和临界面法且无附加材料常数的多轴疲劳寿命预测模型。结合不同加载路径下GH4169和TC4试验数据,结果显示,相比现有的模型,新... 

【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】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

试验法示例

3图 1-2 有限元仿真法示例[6]期进行多轴疲劳问题研究的时候，单轴疲劳寿命预测模型曾被加载下构件的疲劳寿命。但是由于单轴疲劳寿命预测模型较为力准则、最大正应变准则和 vonMises 准则等，在实际应用时具实际工程部件几何形状比较复杂，又时常承受各种复杂载荷的轴疲劳寿命预测模型得出的预测误差较大，且往往偏于危险，这设计及维修造成误导，从而导致较为严重的后果。多轴疲劳失效的早期研究中，Gough 等[7]将不同材料在不同比例

电子科技大学硕士学位论文典型循环载荷，即“起动-最大-起动”、“慢车-最大-慢车”和“巡航-最大-巡航”。表 5-3 涡轮盘使用 750h 的循环次数及转速工况类型 涡轮盘转速（r/s） 循环次数 起动-最大-起动 0-294-0 1280慢车-最大-慢车 154-294-154 1845巡航-最大-巡航 274-294-274 23300根据 2.4.2 小节中的仿真结果，在同一循环转速加载下，榫槽底部的榫齿处应力和应变比涡轮叶片榫头部分的大。故本节主要以叶盘榫连结构中涡轮盘的榫槽部分作为研究重点，并将榫槽的第一个榫齿处作为危险区域进行后续的分析。涡轮盘的榫槽区域在三种典型循环转速加载下的仿真结果如图 5-4 至图 5-6 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]钛合金多轴疲劳寿命预测方法研究[D]. 吴志荣.南京航空航天大学 2014
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硕士论文
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本文编号：3306656