樣條形低壓渦輪轉(zhuǎn)子支撐錐盤優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、低壓渦輪支撐錐盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要的零部件，承受著十分復(fù)雜的熱載荷和機(jī)械載荷。為了使低壓渦輪支撐錐盤的結(jié)構(gòu)更加合理，需要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子支撐錐盤的光滑多次樣條擬合曲線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、強(qiáng)度分析、穩(wěn)定性分析方法和試驗(yàn)研究工作，為渦輪支撐錐盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
　　論文首先在Hyperworks軟件環(huán)境中建立某型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪轉(zhuǎn)子支撐錐盤的三維有限元模型，基于彈性有

2、限元和接觸非線性有限元分析理論，對(duì)低壓渦輪轉(zhuǎn)子支撐錐盤在飛行狀態(tài)下的三個(gè)典型工況下進(jìn)行了應(yīng)力（應(yīng)變）計(jì)算，分析了影響錐盤變形與應(yīng)力分布的影響因素。然后，論文研究了薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)問題，采用Radioss計(jì)算了薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)屈曲臨界載荷，開展了薄壁圓筒試件扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合，表明Radioss可以用來分析薄壁構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)屈曲問題。
　　運(yùn)用Hyperworks軟件中OptiStruct模塊對(duì)低壓渦輪轉(zhuǎn)子支撐錐盤樣條曲線部

3、分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以渦輪錐盤樣條形部分的形狀作為設(shè)計(jì)變量，以支撐錐盤的質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)，以支撐錐盤的強(qiáng)度和剛度作為約束條件，對(duì)渦輪錐盤樣條形部分進(jìn)行形狀優(yōu)化。然后，針對(duì)渦輪錐盤應(yīng)力偏大部分，以渦輪錐盤應(yīng)力偏大部分形狀為設(shè)計(jì)變量，以渦輪錐盤最大應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)為使應(yīng)力最大值最小，對(duì)渦輪錐盤應(yīng)力偏大部分進(jìn)行自由形狀優(yōu)化。計(jì)算結(jié)果表明，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證剛度不變的情況下，降低了錐盤的最大應(yīng)力，提高了錐盤抵抗扭轉(zhuǎn)屈曲的能力，同時(shí)降低了錐盤的