某型渦扇航空發(fā)動機(jī)渦輪軸有限元及壽命分析.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)重要的動力裝置，其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性及可靠性直接影響到飛機(jī)的正常使用。其中，航空發(fā)動機(jī)主軸主要包括風(fēng)扇軸、低壓渦輪軸和高壓渦輪軸等，承擔(dān)著連接發(fā)動機(jī)周圍零部件和傳遞循環(huán)工作載荷的作用。在工作狀態(tài)下，渦輪軸長期處在高溫環(huán)境中，并隨飛行狀態(tài)的變化不斷承受高、低周疲勞載荷復(fù)合作用。渦輪軸傳遞載荷最大，工作環(huán)境較為惡劣，極易發(fā)生疲勞失效。因此，渦輪軸的疲勞壽命將直接影響航空發(fā)動機(jī)的正常使用，一旦發(fā)生疲勞失效將引起重大事故。為了提

2、高發(fā)動機(jī)工作的安全性及使用壽命，給予發(fā)動機(jī)渦輪軸有關(guān)維修及更換提供指導(dǎo)意見，航空發(fā)動機(jī)渦輪軸的疲勞可靠性問題受到廣泛關(guān)注和研究。本文結(jié)合國內(nèi)外航空發(fā)動機(jī)主軸疲勞壽命研究現(xiàn)狀，對某型渦扇航空發(fā)動機(jī)渦輪軸的疲勞壽命問題進(jìn)行研究。本文研究內(nèi)容主要包含以下幾個部分：
　　首先，根據(jù)航空發(fā)動機(jī)渦輪軸的工作原理、結(jié)構(gòu)及裝配情況，確定渦輪軸的約束情況和外部高、低周疲勞載荷的類型及計算方法，如軸向力、扭矩和彎矩等。根據(jù)飛機(jī)飛行狀態(tài)確定需要分析的工

3、作任務(wù)剖面，并得到對應(yīng)工作條件下的外部載荷值及載荷施加位置。結(jié)合ANSYSWorkbench有限元軟件，建立并簡化渦輪軸的有限元模型，然后確定恰當(dāng)?shù)牟牧陷斎肽Ｐ图斑吔鐥l件，模擬渦輪軸的實際工作狀態(tài)，分別完成渦輪軸在低周疲勞載荷和高低周疲勞載荷復(fù)合下的有限元分析，計算分析得到渦輪軸危險部位及其應(yīng)力應(yīng)變分布情況。
　　其次，考慮到外部載荷對渦輪軸疲勞壽命的影響，結(jié)合國內(nèi)外航空發(fā)動機(jī)主軸疲勞壽命預(yù)測方法研究現(xiàn)狀，分別研究了基于局部應(yīng)力應(yīng)