某渦扇發(fā)動機(jī)渦輪葉片壽命計算分析.pdf

1、渦輪葉片承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)化的責(zé)任,是航空發(fā)動機(jī)最主要的關(guān)鍵零部件之一。在發(fā)動機(jī)工作時,渦輪葉片除了承受機(jī)械載荷之外,還要承受復(fù)雜的溫度載荷和氣動載荷。作為典型的熱端構(gòu)件,渦輪葉片失效造成的后果往往是災(zāi)難性的,因此被列為發(fā)動機(jī)斷裂關(guān)鍵件之一。從葉片故障產(chǎn)生的原因分析,葉片的主要失效模式有疲勞失效和高溫蠕變。隨著航空發(fā)動機(jī)推重比以及性能的不斷提高,渦輪葉片承受的機(jī)械載荷、氣動載荷和溫度載荷越來越高,也需要越來越高的工作可靠性。為確保發(fā)動機(jī)的可靠

2、性和穩(wěn)定性,非常有必要對其壽命進(jìn)行預(yù)測。
　　本文從某渦扇航空發(fā)動機(jī)定壽項目出發(fā),對其高壓渦輪葉片的彈塑性進(jìn)行有限元分析,在此基礎(chǔ)之上對其壽命預(yù)測進(jìn)行研究。全文主要分為四個部分:
　　第一部分,渦輪葉片三維彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分析。采用應(yīng)力應(yīng)變分析方法中的彈塑性有限元方法,在ANSYS Workbench中建立高壓渦輪葉片的三維有限元模型,對渦輪葉片進(jìn)行熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分析,根據(jù)有限元仿真結(jié)果確定渦輪葉片的斷裂危險部位以及危險點,

3、據(jù)此得出渦輪葉片各個危險部位應(yīng)力應(yīng)變的分布情況,并校核葉片的靜強度。
　　第二部分,渦輪葉片的疲勞壽命預(yù)測及其損傷分析。簡要介紹安全壽命預(yù)測的三種方法,根據(jù)上述應(yīng)力應(yīng)變分析結(jié)果及其材料的疲勞性能,以及現(xiàn)今疲勞壽命的幾種研究方法,采用局部應(yīng)力應(yīng)變法,應(yīng)用Manson-Coffin總應(yīng)變模型,對該發(fā)動機(jī)渦輪葉片進(jìn)行疲勞損傷以及壽命計算。
　　第三部分,渦輪葉片的蠕變/持久斷裂壽命預(yù)測及其損傷分析。根據(jù)蠕變/持久斷裂壽命研究現(xiàn)狀,