航空發(fā)動機低壓渦輪軸疲勞壽命計算分析.pdf

1、作為飛機的動力源,航空發(fā)動機可靠壽命直接影響飛機整機壽命,而航空發(fā)動機的壽命很大程度上取決于其主要零部件的壽命。我國在航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析研究方面起步較晚,目前還沒有形成規(guī)范的疲勞壽命計算分析流程和標(biāo)準(zhǔn)。其中,低壓渦輪軸作為航空發(fā)動機的斷裂關(guān)鍵件,其可靠壽命的研究對于航空發(fā)動機的整機疲勞壽命計算分析以及航空發(fā)動機的可靠性研究具有重要意義。
　　低壓渦輪軸的失效模式主要有疲勞、磨損、變形、韌性和脆性斷裂,其中疲勞失效

2、是最主要的失效模式。低壓渦輪軸在運行過程中承受著復(fù)合載荷,主要載荷有工作扭矩、軸向力、彎矩和振動扭矩,其中工作扭矩和軸向力產(chǎn)生低循環(huán)疲勞損傷,而彎矩和振動扭矩造成高循環(huán)疲勞損傷。
　　結(jié)合某航空發(fā)動機整機疲勞壽命計算分析課題研究,為了積累航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析的經(jīng)驗和數(shù)據(jù),促進我國航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析的標(biāo)準(zhǔn)形成,本文以某航空發(fā)動機低壓渦輪軸為研究對象,對其開展疲勞壽命計算分析方法研究。本論文主要研究工

3、作包括:
　　(1)通過對低壓渦輪軸結(jié)構(gòu)分析,將使用載荷譜轉(zhuǎn)化為疲勞壽命計算分析研究中需要的計算載荷譜。模擬低壓渦輪軸在實際工作環(huán)境下的載荷條件和邊界約束,利用有限元分析方法對其進行受力分析和應(yīng)力應(yīng)變計算,得到其危險部位和對應(yīng)的等效應(yīng)力應(yīng)變。在此基礎(chǔ)上,求出危險部位處最小截面的平均等效應(yīng)力值,計算出渦輪軸的理論應(yīng)力集中系數(shù)。
　　(2)對低壓渦輪軸在高、低循環(huán)載荷單獨作用的情形,分別采用名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力應(yīng)變法對其進行疲勞

4、損傷預(yù)測評估,計算出渦輪軸在不同循環(huán)載荷作用下的疲勞損傷。最后利用 Miner線性累積損傷法則得到渦輪軸在復(fù)合載荷下的累積損傷并計算出其安全循環(huán)壽命。
　　(3)考慮疲勞試驗驗證的重要性和疲勞壽命計算分析研究的需要,對低壓渦輪軸疲勞試驗載荷進行了計算分析。在渦輪軸的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)載荷基礎(chǔ)上,通過計算多項載荷修正系數(shù),采用載荷散度系數(shù)法計算出了疲勞試驗載荷。通過對高、低循環(huán)載荷試驗頻率的確定,制訂了用于疲勞試驗的復(fù)合載荷譜。并對低壓渦輪軸