某渦扇發(fā)動機(jī)風(fēng)扇輪盤強度分析及壽命預(yù)測.pdf

1、渦扇發(fā)動機(jī)是現(xiàn)在多數(shù)軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)的動力裝置，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)動機(jī)的外涵推力源于風(fēng)扇所產(chǎn)生的推力，風(fēng)扇輪盤作為風(fēng)扇的關(guān)鍵承力部件，對發(fā)動機(jī)的性能有直接的影響。對于現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)，無論是其性能還是推重比都有很大的提高，因此，輪盤也被要求有更高的工作可靠性。因此，為了保證發(fā)動機(jī)工作的安全性，本文針對某渦扇發(fā)動機(jī)風(fēng)扇輪盤的結(jié)構(gòu)強度及疲勞壽命問題開展研究工作。
　　論文首先對風(fēng)扇1級輪盤和風(fēng)扇2

2、、3級輪盤進(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級輪盤和風(fēng)扇2、3級輪盤三維循環(huán)對稱有限元模型，分析了輪盤的熱應(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，得到了輪盤不同工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布，結(jié)果表明：風(fēng)扇1級輪盤的最大應(yīng)力點位于輪盤中心孔處，風(fēng)扇2、3級輪盤的最大應(yīng)力點位于輪盤的螺栓孔處；風(fēng)扇1級輪盤和2、3級輪盤均滿足強度設(shè)計要求。論文對風(fēng)扇1級輪盤和2、3級輪盤進(jìn)行了振動分析，得到了輪盤前6階的

3、固有頻率和振型。針對1級輪盤進(jìn)行了共振分析，結(jié)果表明：輪盤在“慢車”狀態(tài)下有與一、二階振動形成共振的趨向，為輪盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了一定的參考依據(jù)。
　　其次，對風(fēng)扇1級輪盤、風(fēng)扇2、3級輪盤進(jìn)行了盤-銷接觸分析，對比分析了不同接觸類型對接觸應(yīng)力水平的影響。論文討論了摩擦系數(shù)和初始間隙對盤-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。通過綜合風(fēng)扇1級輪盤和2、3級輪盤的熱彈性計算結(jié)果，論文確定了風(fēng)

4、扇輪盤的疲勞危險部位，并計算了風(fēng)扇輪盤危險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)輪盤的疲勞壽命預(yù)測提供了基礎(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)變法對風(fēng)扇1級輪盤和風(fēng)扇2、3級輪盤進(jìn)行了疲勞壽命計算與分析。論文針對風(fēng)扇1級輪盤，通過引入輪盤局部應(yīng)力梯度對壽命的影響，基于Walker方程得到了風(fēng)扇輪盤的考慮應(yīng)力梯度效應(yīng)的壽命預(yù)測模型，與傳統(tǒng)的壽命預(yù)測方法對比，該模型對塑性變形較小的情況下的疲