某型涡喷发动机附件传动机匣的强度分析及结构改进

论文摘要

某型涡喷发动机的附件传动机匣是重要的承力件,其机匣结构和承受的载荷复杂。本文针对该机匣开展了载荷、强度、疲劳寿命计算和结构改进等方面的研究工作。计算了该机匣的气动负荷,根据该发动机的结构,建立了其外部作用力计算模型,推导了计算公式,并计算了机动飞行时机匣所受到的外部作用力。采用Pro/E建立了机匣的三维模型,然后导入到ANSYS软件中,分别计算了机匣在轴向力单独作用下和轴向力与机动载荷联合作用下的应力,并与台架测试结果进行了对比,结果表明:计算与测试结果吻合较好,在这两种载荷状态下的机匣最大应力远低于材料的抗拉强度,静强度完全满足要求。此外,通过计算得到了机匣的前10阶约束模态和前5阶非零自由振动模态。采用EGD—3疲劳寿命分析方法计算了机匣裂纹支板和安装节的疲劳寿命,结果表明,支板和安装节的寿命分别为1.9335×107和0.7283×107小时。为减小机匣支板的最大应力,研究了结构几何尺寸对应力的影响。计算结果表明,在所选择的设计变量中只有支板的倒圆半径和轴向长度影响较大,其它参数的影响很小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 发动机强度、寿命的国内外研究状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 附件传动机匣载荷计算
• 2.1 引言
• 2.2 载荷分析
• 2.3 气动计算
• 2.3.1 截面气流参数计算
• 2.3.2 发动机热力参数计算
• 2.4 载荷计算
• 2.4.1 气体轴向力
• 2.4.1.1 计算数据的选取和相关假设
• 2.4.1.2 计算公式
• 2.4.1.3 气体轴向力计算
• 2.4.1.4 误差分析
• 2.4.2 机动载荷
• 2.4.2.1 计算公式和方法
• 2.4.2.2 转子支点载荷
• 2.4.2.3 安装节载荷
• 2.4.2.4 机匣内力
• 2.4.2.5 计算结果
• 2.4.3 振动载荷
• 2.5 本章小结
• 第三章 附件传动机匣强度与振动分析
• 3.1 引言
• 3.2 机匣应力分析
• 3.2.1 机匣结构特点
• 3.2.2 机匣材料参数
• 3.2.3 机匣有限元模型
• 3.2.4 载荷
• 3.2.4.1 载荷形式一
• 3.2.4.2 载荷形式二
• 3.2.4.3 载荷施加
• 3.2.5 位移边界条件
• 3.2.6 计算结果及应力分析
• 3.2.6.1 载荷形式一
• 3.2.6.2 载荷形式二
• 3.3 机匣模态分析
• 3.3.1 自由模态计算
• 3.3.2 约束模态计算
• 3.3.3 模态计算结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 附件传动机匣的疲劳寿命分析
• 4.1 引言
• 4.2 疲劳载荷的处理方法
• 4.2.1 材料∕构件S-N 曲线的确定方法
• 4.2.2 任意循环转化为脉动∕对称循环
• 4.2.3 疲劳累积损伤准则
• 4.3 机匣疲劳寿命计算
• 4.3.1 发动机使用载荷谱
• 4.3.2 机匣疲劳寿命的计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 附件传动机匣的结构改进
• 5.1 引言
• 5.2 结构改进
• 5.2.1 设计变量的选取
• 5.2.2 几何因素对应力的影响
• 5.2.2.1 油孔位置
• 5.2.2.2 油孔角度
• 5.2.2.3 油孔直径
• 5.2.2.4 油孔形状
• 5.2.2.5 支板轴向长度
• 5.2.2.6 导圆半径对应力的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 今后的研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文