某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇輪盤(pán)強(qiáng)度分析及壽命預(yù)測(cè).pdf

1、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是現(xiàn)在多數(shù)軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)的動(dòng)力裝置，其性能直接決定著飛機(jī)服役期間工作的穩(wěn)定性和可靠性。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵推力源于風(fēng)扇所產(chǎn)生的推力，風(fēng)扇輪盤(pán)作為風(fēng)扇的關(guān)鍵承力部件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有直接的影響。對(duì)于現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)論是其性能還是推重比都有很大的提高，因此，輪盤(pán)也被要求有更高的工作可靠性。因此，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的安全性，本文針對(duì)某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇輪盤(pán)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及疲勞壽命問(wèn)題開(kāi)展研究工作。
　　論文首先對(duì)風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和風(fēng)扇2

2、、3級(jí)輪盤(pán)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，采用ANSYS Workbench有限元軟件建立了風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和風(fēng)扇2、3級(jí)輪盤(pán)三維循環(huán)對(duì)稱有限元模型，分析了輪盤(pán)的熱應(yīng)力及機(jī)械載荷和溫度載荷共同作用下的熱彈性應(yīng)力，得到了輪盤(pán)不同工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布，結(jié)果表明：風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)的最大應(yīng)力點(diǎn)位于輪盤(pán)中心孔處，風(fēng)扇2、3級(jí)輪盤(pán)的最大應(yīng)力點(diǎn)位于輪盤(pán)的螺栓孔處；風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和2、3級(jí)輪盤(pán)均滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。論文對(duì)風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和2、3級(jí)輪盤(pán)進(jìn)行了振動(dòng)分析，得到了輪盤(pán)前6階的

3、固有頻率和振型。針對(duì)1級(jí)輪盤(pán)進(jìn)行了共振分析，結(jié)果表明：輪盤(pán)在“慢車”狀態(tài)下有與一、二階振動(dòng)形成共振的趨向，為輪盤(pán)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。
　　其次，對(duì)風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)、風(fēng)扇2、3級(jí)輪盤(pán)進(jìn)行了盤(pán)-銷接觸分析，對(duì)比分析了不同接觸類型對(duì)接觸應(yīng)力水平的影響。論文討論了摩擦系數(shù)和初始間隙對(duì)盤(pán)-銷最大接觸應(yīng)力及分布的影響，得到了接觸應(yīng)力水平與摩擦系數(shù)和初始間隙的變化關(guān)系。通過(guò)綜合風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和2、3級(jí)輪盤(pán)的熱彈性計(jì)算結(jié)果，論文確定了風(fēng)

4、扇輪盤(pán)的疲勞危險(xiǎn)部位，并計(jì)算了風(fēng)扇輪盤(pán)危險(xiǎn)部位銷釘孔處的理論應(yīng)力集中系數(shù)及名義應(yīng)力，為后續(xù)輪盤(pán)的疲勞壽命預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　最后，論文采用基于應(yīng)力的名義應(yīng)力法和基于應(yīng)變的局部應(yīng)力應(yīng)變法對(duì)風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)和風(fēng)扇2、3級(jí)輪盤(pán)進(jìn)行了疲勞壽命計(jì)算與分析。論文針對(duì)風(fēng)扇1級(jí)輪盤(pán)，通過(guò)引入輪盤(pán)局部應(yīng)力梯度對(duì)壽命的影響，基于Walker方程得到了風(fēng)扇輪盤(pán)的考慮應(yīng)力梯度效應(yīng)的壽命預(yù)測(cè)模型，與傳統(tǒng)的壽命預(yù)測(cè)方法對(duì)比，該模型對(duì)塑性變形較小的情況下的疲