航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片疲勞壽命預(yù)測(cè).pdf

1、渦輪葉片是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，是典型的熱端構(gòu)件，通過(guò)與渦輪輪盤(pán)相連為發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作提供動(dòng)力。渦輪葉片工作環(huán)境惡劣，受到離心載荷、氣動(dòng)力、熱應(yīng)力、振動(dòng)等作用，其主要失效模式有低周疲勞斷裂失效、高周疲勞斷裂失效和高溫蠕變斷裂失效等。特別地，在高離心載荷和高溫度載荷同時(shí)作用下，渦輪葉片極易產(chǎn)生疲勞裂紋和高溫蠕變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其可靠性和工作效率。因此研究渦輪葉片的壽命對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)正常而穩(wěn)定地工作非常重要。
　　本文以有限元分析

2、為基礎(chǔ)，計(jì)算渦輪葉片低周壽命和進(jìn)行高周載荷分析，所完成的主要工作如下：
　?。?）渦輪葉片有限元分析。結(jié)合渦輪葉片的幾何結(jié)構(gòu)和載荷分析，對(duì)渦輪葉片進(jìn)行三維有限元建模；對(duì)葉身進(jìn)行了熱彈性分析，確定葉身危險(xiǎn)部位在葉身底部過(guò)渡圓處，并得到最大應(yīng)力應(yīng)變值；對(duì)榫頭進(jìn)行了彈塑性接觸分析，確定危險(xiǎn)部位在第三榫齒過(guò)渡圓處，并得到最大應(yīng)力應(yīng)變值。
　?。?）渦輪葉片疲勞/蠕變壽命計(jì)算。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果和900h現(xiàn)行使用載荷譜，利用局部應(yīng)力應(yīng)

3、變法計(jì)算了各個(gè)疲勞危險(xiǎn)部位的低周疲勞壽命；利用參數(shù)法計(jì)算了危險(xiǎn)部位和溫度最高部位的蠕變持久壽命；利用線性損傷累積理論計(jì)算了葉片在疲勞/蠕變交互作用下的壽命，并轉(zhuǎn)換為飛行時(shí)間。
　?。?）高周載荷分析。渦輪葉片的高周疲勞主要由振動(dòng)引起，利用Workbench對(duì)葉片進(jìn)行振動(dòng)分析，得到其在三種工作穩(wěn)態(tài)的前十階共振頻率；繪制坎貝爾圖，計(jì)算得到渦輪葉片的臨界轉(zhuǎn)速，確定在三種工作穩(wěn)態(tài)不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象；以S-N曲線和Goodman應(yīng)力修正曲線為