渦輪盤異型孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤上的螺栓孔、銷釘孔、偏心孔等孔結(jié)構(gòu)常由于應(yīng)力集中而成為輪盤的失效多發(fā)部位。孔邊倒角、拋光以及增加結(jié)構(gòu)尺寸等傳統(tǒng)措施存在效果差、結(jié)構(gòu)重量增加等局限性。本文提出一種能夠適應(yīng)渦輪螺栓連接受力特點(diǎn)的多弧段非圓異型孔結(jié)構(gòu)。使用輪廓經(jīng)過優(yōu)化的異型孔改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤上的圓形螺栓孔，可以明顯降低孔邊的應(yīng)力集中。論文在異型孔建模、孔輪廓優(yōu)化等方面完成了如下工作：
　　（1）對(duì)八段圓弧異型孔進(jìn)行了分類，推導(dǎo)建立了各型異型孔的數(shù)學(xué)模型，該模

2、型能夠保證異型孔的各段圓弧光滑連接；此外，設(shè)計(jì)的異型孔輪廓與基圓相切，這使得優(yōu)化后的孔不會(huì)影響螺栓的裝配。
　?。?）對(duì)含圓形螺栓孔高壓渦輪盤、前封嚴(yán)盤模型進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力分析。結(jié)果表明，螺栓孔邊由于應(yīng)力集中而形成高應(yīng)力區(qū)，其最大應(yīng)力值接近甚至可超過輪心處的應(yīng)力水平而成為危險(xiǎn)點(diǎn)。
　?。?）使用精英保留的自適應(yīng)遺法優(yōu)化算法對(duì)渦輪盤安裝邊及封嚴(yán)盤異型螺栓孔輪廓進(jìn)行了優(yōu)化，得到了合理的異型孔輪廓參數(shù)；優(yōu)化結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理