螺栓连接对航空发动机静子机匣动力特性影响的研究

【类型】学位论文

【作者】翟学 

【关键词】 螺栓连接结构 多点约束 层单元 接触刚度 振动模态 有限元分析

【摘要】航空发动机一直向着高推重比、大载荷、高转速和高性能性发展。在发动机发展过程中对其动力特性的研究一直是一项重要的课题,其中包括静子机匣的动力特性研究和转子的动力特性研究。影响发动机静子机匣动力特性的因素有很多,本文主要研究了螺栓连接对其动力特性的影响。目前,在对发动机整机系统进行动力学特性分析时,一般不考虑螺栓预紧力对其振动模态的影响,而是将螺栓连接结构中的各个部件直接合并成为一个整体,即一体化。这种分析模型无法正确反映螺栓连接结构中的刚性连接和阻尼连接以及螺栓预紧力对其动力学特性的影响,其计算结果与实际情况相差很大,尤其当螺栓数量较多时,更是无法在实际应用中使用。本文基于有限元软件MSC./Patran,首先在螺栓连接结构的接触面处添加层单元,然后利用多点约束技术将螺栓连接结构连接在一起,建立了有限元模型,最后编写相应的程序对层单元材料属性进行优化设计,通过合理定义层单元的材料属性来达到准确模拟螺栓连接结构接触面间实际连接刚度的目的。以航空发动机机匣模型为研究对象,应用该方法对其进行模态计算,并与完全刚性连接的一体化简化模型的模态分析结果以及实验模态分析结果进行比较,研究表明,本文采用的方法计算结果与实验结果吻合较好,且计算量小,为有预紧力作用下的螺栓连接结构的有限元计算提供了准确可靠的计算方法,特别是在对工程中复杂螺栓连接结构的有限元建模和振动模态分析时具有其优越性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】艾延廷

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