发动机机匣安装边设计方法研究

发布时间：2021-09-28 11:00

　　航空发动机的工作环境具有特殊性,且其工作载荷非常复杂。其中薄壁机匣安装边结构要具备足够的抗破坏、抗变形、抗疲劳能力及良好的密封性、稳定性。在传统的发动机机匣结构设计时,主要依据航空发动机设计手册,采用经验公式进行校核。这种方法能够保证结构的强度,减小了振动,但难以实现结构、强度及重量的最优化。随着数值仿真技术的发展,传统的设计方法难以满足先进航空发动机的设计要求。因此,在现代航空发动机薄壁机匣安装边螺栓连接结构的设计阶段,考虑振动、强度和重量的综合优化设计显得尤为重要。本文以薄壁机匣螺栓连接结构为研究对象,利用Ansys Workbench软件建立了五种机匣螺栓连接结构有限元简化模型,分别开展了动力特性研究。对比分析可知标准型安装边结构的强度和振动性能较好。为此选取标准型安装边高度、安装边厚度、机匣厚度和螺栓个数为设计变量,以结构质量、一阶固有频率和最大等效应力为目标函数,采用Box-Behnken法设计样本点和有限元计算结果建立二阶响应面模型,同时基于层次分析法计算权系数,并利用遗传算法实现多目标优化设计。最后,对优化结果进行试验验证和有限元验证。采用锤击法对试验件进行模态试验,得到... 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

安装边螺栓结构的载荷与变形关系

截面B B处轴向弯矩为： 1M 1 Pb(2.6)截面B B处弯曲应力： 26 1B Bm cpPbD s (2.7)在进行强度设计时，螺栓连接结构应满足如下要求：0.6A A B B 0.6 (2.8)式中， 为考虑持续时间和工作温度的材料强度极限。在受力分析基础上，初选安装边螺栓连接结构参数。根据发动机设计手册，横向安边有以下两种结构，如图 2.5 所示。这两种结构均设置一个过渡台阶，其中图(a)是通圆弧R 直接延伸到等厚度壁厚处；图(b)是经过一个带锥度的安装边颈部，延伸到等厚壁厚处。具体尺寸确定如下：

图 3.1 机匣安装边螺栓连接结构有限元模型表 3.1 机匣安装边螺栓连接有限元模型参数径 255mm 机匣内径 249m高度 27mm 单个机匣长度 608m厚度 4mm 螺栓个数 12边螺栓连接结构的设计中，现有的安装边类型主要有标准及锥型。本章节研究了以上提到的五种安装边类型的整体。所建立的五种安装边类型有限元模型如图 3.2 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3411772