航空发动机焊接机匣弹塑性断裂分析

【类型】学位论文

【作者】时洪奎 

【关键词】 航空发动机机匣 有限元模拟 CTOD 裂纹容限

【摘要】航空发动机机匣是整个发动机的“基座”，内部包含主轴和叶片，外部连接各种附件，包括油管、冷却管、控制系统等。机匣外形复杂，精度和强度要求高，机匣焊接结构的可靠性对保证航空发动机乃至飞机安全具有重要意义。本文根据航空发动机机匣焊接结构的载荷特点，结合薄壳结构应力计算基础理论，对机匣壳体总体的应力情况进行估算。应用有限元方法计算了某型号机匣结构在标准循环载荷最大值时，结构的静应力分布，确定容易萌生裂纹的危险部位。对机匣结构材料GH4169焊接接头进行三点弯曲试验，利用实验求得的CTOD数据，根据断裂力学理论计算了机匣的裂纹容限。利用平板穿透裂纹模型进行了数值模拟验证，提出了更为合理的圆弧裂纹模型。通过GH4169焊接接头三点弯曲试验有限元模拟结果与试验结果的对照，对其断裂参量进行标定，建立了GH4169材料CTOD特征测量值 与标准CTOD断裂参量 的定量关系。将该关系运用于航空发动机机匣有限元裂纹模型中，通过数值模拟的方法获得了机匣裂纹容限和极限载荷。通过数据拟合得到了航空发动机机匣极限载荷的预测公式。所得结果为航空发动机机匣焊接结构断裂控制设计提供了基础。

【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】张彦华

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