樣條形低壓渦輪轉子支撐錐盤優(yōu)化設計.pdf

1、低壓渦輪支撐錐盤是航空發(fā)動機重要的零部件，承受著十分復雜的熱載荷和機械載荷。為了使低壓渦輪支撐錐盤的結構更加合理，需要對其進行結構優(yōu)化設計。本文對某型航空發(fā)動機低壓渦輪轉子支撐錐盤的光滑多次樣條擬合曲線結構設計技術進行研究和實驗驗證，開展結構優(yōu)化技術、強度分析、穩(wěn)定性分析方法和試驗研究工作，為渦輪支撐錐盤的結構設計提供參考。
　　論文首先在Hyperworks軟件環(huán)境中建立某型發(fā)動機低壓渦輪轉子支撐錐盤的三維有限元模型，基于彈性有

2、限元和接觸非線性有限元分析理論，對低壓渦輪轉子支撐錐盤在飛行狀態(tài)下的三個典型工況下進行了應力（應變）計算，分析了影響錐盤變形與應力分布的影響因素。然后，論文研究了薄壁圓筒扭轉失穩(wěn)問題，采用Radioss計算了薄壁圓筒的扭轉屈曲臨界載荷，開展了薄壁圓筒試件扭轉試驗，實驗結果與計算結果吻合，表明Radioss可以用來分析薄壁構件的扭轉屈曲問題。
　　運用Hyperworks軟件中OptiStruct模塊對低壓渦輪轉子支撐錐盤樣條曲線部

3、分進行優(yōu)化設計。以渦輪錐盤樣條形部分的形狀作為設計變量，以支撐錐盤的質量作為目標函數(shù)，以支撐錐盤的強度和剛度作為約束條件，對渦輪錐盤樣條形部分進行形狀優(yōu)化。然后，針對渦輪錐盤應力偏大部分，以渦輪錐盤應力偏大部分形狀為設計變量，以渦輪錐盤最大應力為目標函數(shù)，目標為使應力最大值最小，對渦輪錐盤應力偏大部分進行自由形狀優(yōu)化。計算結果表明，通過優(yōu)化設計，在保證剛度不變的情況下，降低了錐盤的最大應力，提高了錐盤抵抗扭轉屈曲的能力，同時降低了錐盤的