渦輪轉(zhuǎn)子接觸應(yīng)力分析及應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算.pdf

1、本文應(yīng)用有限元軟件ANSYS，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤的接觸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子及其剩余壽命進(jìn)行了計(jì)算，具體的內(nèi)容如下： 1．建立了渦輪轉(zhuǎn)子的有限元模型，對(duì)渦輪盤和渦輪葉片進(jìn)行了接觸力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)：接觸應(yīng)力隨著側(cè)腹的增大而增大，在靠近側(cè)腹末端的地方出現(xiàn)最大的接觸應(yīng)力。 2．進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)：1)隨著側(cè)角的增大，側(cè)腹上的接觸應(yīng)力會(huì)慢慢的增大。2)隨著摩擦系數(shù)的增大，側(cè)腹上的接觸應(yīng)力會(huì)慢慢減小。3)摩擦系數(shù)

2、達(dá)到0.25以上時(shí)，接觸應(yīng)力基本不發(fā)生變化。 3．建立了計(jì)算復(fù)合裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的理論。計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)： 1)Ⅰ型和Ⅱ型應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元計(jì)算結(jié)果和解析解很接近，吻合很好；2)裂紋較大和裂紋較小時(shí)誤差相對(duì)較大，這是因?yàn)樵趧澐志W(wǎng)格時(shí)產(chǎn)生的精度問題。 4．?dāng)U展了有限元軟件ANSYS計(jì)算斷裂參量應(yīng)力強(qiáng)度因子的功能，具體計(jì)算了單邊斜裂紋、中心裂紋、中心斜裂紋、孔邊裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。結(jié)果如下： 單邊斜裂：1)應(yīng)力強(qiáng)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(yīng)力強(qiáng)度因子Ⅰ型分量和Ⅱ型分量均隨裂紋長(zhǎng)度的增加而增加；3)矩形板長(zhǎng)寬的影響主要在板長(zhǎng)比較小時(shí)，當(dāng)長(zhǎng)寬比達(dá)到一定的值時(shí)，這種影響基本可以忽略。 中心裂紋：1)當(dāng)長(zhǎng)寬比增大時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化隨長(zhǎng)寬比的變化越來越小，達(dá)到1.5左右時(shí)，這種變化可以忽略。 中心斜裂紋：1)應(yīng)力強(qiáng)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(yīng)