航空發(fā)動機低壓渦輪軸疲勞壽命計算分析.pdf

1、作為飛機的動力源,航空發(fā)動機可靠壽命直接影響飛機整機壽命,而航空發(fā)動機的壽命很大程度上取決于其主要零部件的壽命。我國在航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析研究方面起步較晚,目前還沒有形成規(guī)范的疲勞壽命計算分析流程和標準。其中,低壓渦輪軸作為航空發(fā)動機的斷裂關(guān)鍵件,其可靠壽命的研究對于航空發(fā)動機的整機疲勞壽命計算分析以及航空發(fā)動機的可靠性研究具有重要意義。
　　低壓渦輪軸的失效模式主要有疲勞、磨損、變形、韌性和脆性斷裂,其中疲勞失效

2、是最主要的失效模式。低壓渦輪軸在運行過程中承受著復合載荷,主要載荷有工作扭矩、軸向力、彎矩和振動扭矩,其中工作扭矩和軸向力產(chǎn)生低循環(huán)疲勞損傷,而彎矩和振動扭矩造成高循環(huán)疲勞損傷。
　　結(jié)合某航空發(fā)動機整機疲勞壽命計算分析課題研究,為了積累航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析的經(jīng)驗和數(shù)據(jù),促進我國航空發(fā)動機主要零部件疲勞壽命計算分析的標準形成,本文以某航空發(fā)動機低壓渦輪軸為研究對象,對其開展疲勞壽命計算分析方法研究。本論文主要研究工

3、作包括:
　　(1)通過對低壓渦輪軸結(jié)構(gòu)分析,將使用載荷譜轉(zhuǎn)化為疲勞壽命計算分析研究中需要的計算載荷譜。模擬低壓渦輪軸在實際工作環(huán)境下的載荷條件和邊界約束,利用有限元分析方法對其進行受力分析和應力應變計算,得到其危險部位和對應的等效應力應變。在此基礎(chǔ)上,求出危險部位處最小截面的平均等效應力值,計算出渦輪軸的理論應力集中系數(shù)。
　　(2)對低壓渦輪軸在高、低循環(huán)載荷單獨作用的情形,分別采用名義應力法和局部應力應變法對其進行疲勞

4、損傷預測評估,計算出渦輪軸在不同循環(huán)載荷作用下的疲勞損傷。最后利用 Miner線性累積損傷法則得到渦輪軸在復合載荷下的累積損傷并計算出其安全循環(huán)壽命。
　　(3)考慮疲勞試驗驗證的重要性和疲勞壽命計算分析研究的需要,對低壓渦輪軸疲勞試驗載荷進行了計算分析。在渦輪軸的標準循環(huán)載荷基礎(chǔ)上,通過計算多項載荷修正系數(shù),采用載荷散度系數(shù)法計算出了疲勞試驗載荷。通過對高、低循環(huán)載荷試驗頻率的確定,制訂了用于疲勞試驗的復合載荷譜。并對低壓渦輪軸