航空发动机关键零部件建模及焊接仿真技术研究

【类型】学位论文

【作者】王春侠 

【关键词】 有限元分析,焊接,薄壁机匣,曲面造型

【摘要】叶片和燃烧室薄壁机匣作为航空发动机的关键元部件，由于其形状均以曲面为主，所以建模过程相对复杂、且建模方法具有更强的代表性，因而研究叶片精确曲面造型方法和薄壁机匣三维建模不但为后续类似曲面造型处理积累了经验，也为薄壁机匣焊接数值模拟提供了准确的分析模型。燃烧室薄壁机匣焊接过程中容易引起挠曲变形，进而影响燃烧室的整体力学性能。为满足研制高性能航空发动机燃烧室的需要，有必要开展燃烧室薄壁机匣焊接仿真，寻找合理的工艺方案，以便提高燃烧室性能，为设计先进燃烧室提供理论和试验依据。本文首先基于UGNX的自由曲面造型功能，采用双三次B样条拟合方式建立了叶片型面的空间样条曲线模型，由此来构造叶片空间曲面。同时对叶片曲面造型中的几个关键问题从数学上进行了研究，并结合整个叶片的实际造型过程对其曲面造型方法进行了总结与分析。最后针对航空发动机的关键部件燃烧室薄壁机匣建立了激光焊接的数值分析模型。基于SYSWELD软件的焊接分析功能，利用有限元分析方法研究了燃烧室薄壁机匣环缝焊接时引起的焊接变形，模拟了薄壁机匣激光焊接时温度场、应力场的分布以及焊接时的变形情况。同时对焊接模拟中的热源问题从数学上进行了分析和探讨，在此基础上结合整个薄壁机匣的实际工作状况对其模拟结果进行了定性分析，得出了温度场、应力场及变形趋势，为实际薄壁机匣焊接提供了理论依据，有助于薄壁机匣焊接工艺方法的改进。其分析方法对焊接领域其类似问题的处理也很有借鉴意义。

【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】汪苏

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