發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片高低周復(fù)合疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性分析.pdf

1、作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件之一，渦輪葉片一旦失效，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)甚至飛機(jī)的飛行安全是災(zāi)難性的，因此其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與可靠性是航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性分析較為重要的環(huán)節(jié)之一。渦輪葉片工作環(huán)境異常惡劣，承載載荷和結(jié)構(gòu)復(fù)雜。具體來(lái)說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，地-空-地的主循環(huán)產(chǎn)生低頻率高應(yīng)力的低周載荷，飛行過(guò)程中的振動(dòng)產(chǎn)生高頻率低應(yīng)力的高周載荷。因此，渦輪葉片是在受到低周載荷疊加高周載荷的交互作用，并在此作用下發(fā)生高低周復(fù)合疲勞失效。為確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全使用，在高

2、低周復(fù)合疲勞下對(duì)其壽命預(yù)測(cè)和可靠性分析就顯得尤為必要。
　　本文從某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)定壽項(xiàng)目出發(fā)，在對(duì)其高壓渦輪葉片的有限元分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行高低周復(fù)合載荷下的疲勞壽命預(yù)測(cè)與可靠性分析。首先，在了解高低周復(fù)合疲勞發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外高低周復(fù)合疲勞壽命預(yù)測(cè)深入調(diào)研；分析了高低周復(fù)合疲勞的失效機(jī)理，結(jié)合對(duì)四個(gè)高低周復(fù)合疲勞參量的研究，綜合考慮高周載荷-低周載荷交互產(chǎn)生的耦合損傷，建立了一種考慮耦合損傷的高低周復(fù)合疲勞壽命預(yù)測(cè)模型

3、；通過(guò)現(xiàn)有高低周復(fù)合疲勞壽命預(yù)測(cè)模型與所提出模型的對(duì)比，驗(yàn)證了所提出模型的可行性與準(zhǔn)確性。
　　其次，結(jié)合某高壓渦輪葉片在典型工況下的載荷譜分析，對(duì)其在 ANSYS Workbenc h有限元環(huán)境下進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析；通過(guò)模擬葉片的服役工況，對(duì)其施加載荷約束以開(kāi)展靜強(qiáng)度分析。根據(jù)模態(tài)分析得到葉片的靜頻和動(dòng)頻，并由此開(kāi)展葉片的振動(dòng)特性分析；通過(guò)諧響應(yīng)分析，得到渦輪葉片的高周激勵(lì)下的等效應(yīng)力分布，在此基礎(chǔ)上，確定出渦輪葉片的考核部位。