航空发动机典型套齿连接结构动力特性试验研究

【类型】学位论文

【作者】李蔚曦 

【关键词】 套齿连接结构 刚度特性 接触状态

【摘要】套齿连接结构是航空发动机的重要组成部分和动力特性的关键影响因素，研究连接结构的力学特征和接触面接触状态对航空发动机的结构完整性设计有重要意义。本文对航空发动机转子中的套齿连接结构进行了计算分析和试验研究。 首先在受力分析的基础上，利用材料力学和接触力学建立套齿连接结构弯曲刚度和接触状态的力学模型。解释了连接刚度非线性产生机理并初步确定连接结构刚度的影响参数。 其次根据典型套齿连接结构，并按照试验件尺寸建立数值仿真模型，研究套齿连接结构刚度的非线性变化和接触面接触特征的差异，得到了不同影响参数下的力学特征和接触特征的变化规律。 再次进行了典型套齿连接结构试验研究，完成了静刚度试验、动刚度试验、声发射传递特性试验和加载过程声发射信号试验。获得刚度变化规律，并初步反映了接触面的变化规律，验证了力学模型和数值仿真模型的正确性。 最后建立的三种不同结构形式的套齿连接数值仿真模型并进行了分析，得到了不同结构形式的套齿连接的力学特征和接触面接触特征。结果表明不同结构形式和状态下的刚度损失不同，接触面的几何不连续是导致刚度损失的根源。敏感定心面的接触状态对结构刚度的变化存在直接影响，滑移区面积与刚度变化相关。套齿连接结构是航空发动机的重要组成部分和动力特性的关键影响因素，研究连接结构的力学特征和接触面接触状态对航空发动机的结构完整性设计有重要意义。本文对航空发动机转子中的套齿连接结构进行了计算分析和试验研究。 首先在受力分析的基础上，利用材料力学和接触力学建立套齿连接结构弯曲刚度和接触状态的力学模型。解释了连接刚度非线性产生机理并初步确定连接结构刚度的影响参数。 其次根据典型套齿连接结构，并按照试验件尺寸建立数值仿真模型，研究套齿连接结构刚度的非线性变化和接触面接触特征的差异，得到了不同影响参数下的力学特征和接触特征的变化规律。 再次进行了典型套齿连接结构试验研究，完成了静刚度试验、动刚度试验、声发射传递特性试验和加载过程声发射信号试验。获得刚度变化规律，并初步反映了接触面的变化规律，验证了力学模型和数值仿真模型的正确性。 最后建立的三种不同结构形式的套齿连接数值仿真模型并进行了分析，得到了不同结构形式的套齿连接的力学特征和接触面接触特征。结果表明不同结构形式和状态下的刚度损失不同，接触面的几何不连续是导致刚度损失的根源。敏感定心面的接触状态对结构刚度的变化存在直接影响，滑移区面积与刚度变化相关。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】洪杰

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