渦輪轉子接觸應力分析及應力強度因子計算.pdf

1、本文應用有限元軟件ANSYS，對航空發(fā)動機渦輪盤的接觸應力、結構參數(shù)優(yōu)化、裂紋應力強度因子及其剩余壽命進行了計算，具體的內容如下： 1．建立了渦輪轉子的有限元模型，對渦輪盤和渦輪葉片進行了接觸力學分析，發(fā)現(xiàn)：接觸應力隨著側腹的增大而增大，在靠近側腹末端的地方出現(xiàn)最大的接觸應力。 2．進行了結構優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)：1)隨著側角的增大，側腹上的接觸應力會慢慢的增大。2)隨著摩擦系數(shù)的增大，側腹上的接觸應力會慢慢減小。3)摩擦系數(shù)

2、達到0.25以上時，接觸應力基本不發(fā)生變化。 3．建立了計算復合裂紋應力強度因子的理論。計算時發(fā)現(xiàn)： 1)Ⅰ型和Ⅱ型應力強度因子的有限元計算結果和解析解很接近，吻合很好；2)裂紋較大和裂紋較小時誤差相對較大，這是因為在劃分網(wǎng)格時產生的精度問題。 4．擴展了有限元軟件ANSYS計算斷裂參量應力強度因子的功能，具體計算了單邊斜裂紋、中心裂紋、中心斜裂紋、孔邊裂紋的應力強度因子。結果如下： 單邊斜裂：1)應力強度

3、因子Ⅰ型分量隨角度的增加而增加，Ⅱ型分量隨裂紋的角度先增大后減??；2)應力強度因子Ⅰ型分量和Ⅱ型分量均隨裂紋長度的增加而增加；3)矩形板長寬的影響主要在板長比較小時，當長寬比達到一定的值時，這種影響基本可以忽略。 中心裂紋：1)當長寬比增大時，應力強度因子的變化隨長寬比的變化越來越小，達到1.5左右時，這種變化可以忽略。 中心斜裂紋：1)應力強度因子Ⅰ型分量隨角度的增加而增加，Ⅱ型分量隨裂紋的角度先增大后減??；2)應