某型渦扇航空發(fā)動機渦輪軸有限元及壽命分析.pdf

1、航空發(fā)動機作為飛機重要的動力裝置，其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性及可靠性直接影響到飛機的正常使用。其中，航空發(fā)動機主軸主要包括風扇軸、低壓渦輪軸和高壓渦輪軸等，承擔著連接發(fā)動機周圍零部件和傳遞循環(huán)工作載荷的作用。在工作狀態(tài)下，渦輪軸長期處在高溫環(huán)境中，并隨飛行狀態(tài)的變化不斷承受高、低周疲勞載荷復合作用。渦輪軸傳遞載荷最大，工作環(huán)境較為惡劣，極易發(fā)生疲勞失效。因此，渦輪軸的疲勞壽命將直接影響航空發(fā)動機的正常使用，一旦發(fā)生疲勞失效將引起重大事故。為了提

2、高發(fā)動機工作的安全性及使用壽命，給予發(fā)動機渦輪軸有關維修及更換提供指導意見，航空發(fā)動機渦輪軸的疲勞可靠性問題受到廣泛關注和研究。本文結合國內外航空發(fā)動機主軸疲勞壽命研究現(xiàn)狀，對某型渦扇航空發(fā)動機渦輪軸的疲勞壽命問題進行研究。本文研究內容主要包含以下幾個部分：
　　首先，根據(jù)航空發(fā)動機渦輪軸的工作原理、結構及裝配情況，確定渦輪軸的約束情況和外部高、低周疲勞載荷的類型及計算方法，如軸向力、扭矩和彎矩等。根據(jù)飛機飛行狀態(tài)確定需要分析的工

3、作任務剖面，并得到對應工作條件下的外部載荷值及載荷施加位置。結合ANSYSWorkbench有限元軟件，建立并簡化渦輪軸的有限元模型，然后確定恰當?shù)牟牧陷斎肽Ｐ图斑吔鐥l件，模擬渦輪軸的實際工作狀態(tài)，分別完成渦輪軸在低周疲勞載荷和高低周疲勞載荷復合下的有限元分析，計算分析得到渦輪軸危險部位及其應力應變分布情況。
　　其次，考慮到外部載荷對渦輪軸疲勞壽命的影響，結合國內外航空發(fā)動機主軸疲勞壽命預測方法研究現(xiàn)狀，分別研究了基于局部應力應