小型航空Wankel发动机转子结构优化仿真

作者： 何光宇   杨正浩   耿琪   来源： 空军工程大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 转子发动机   有限元分析   结构强度   三角转子  

描述： 三角转子是小型航空Wankel转子发动机的核心部件,其高速旋转过程中承受着温度、惯性力和燃气爆发压力等复杂载荷耦合作用,更加容易因强度不足发生失效与破坏。针对多重载荷耦合工况下,三角转子应力集中与强度问题,建立发动机热力学模型,获得发动机单循环内燃烧室缸温、缸压以及换热系数变化曲线,计算转子各处热边界条件,分别在机械应力、热应力与热-机械耦合条件下,采用有限元的方法对三角转子进行温度场、应力场与变形量仿真分析,并提出转子腰部圆孔边缘处加工圆角和冷却孔处布置散热片优化方法。仿真结果表明:优化后三角转子最大应力由原来的687.0 MPa下降为403.9 MPa,约为原来的58.79%;转子腰部圆孔边缘应力由577.5MPa下降为306.1MPa,降低为原来的53.02%;冷却孔处应力值也由212.6MPa降至113.2MPa,约为原来的53.25%。布置散热片后,转子平均温度下降20K以上,转子腰部圆孔边缘与冷却孔温度下降40K左右,密封槽尖端变形量由0.21mm降至0.15mm,减小27.7%。转子应力场得到改善,变形量减小。

基于某航空发动机涡轮叶片的热流固耦合分析

作者： 杨杰   张姝   刘志超   来源： 机械 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮叶片   结构强度   数值模拟   多物理场  

描述： 以某航空发动机的整体型涡轮叶片为研究对象，基于数值模拟的方法对涡轮叶片在离心载荷、热载荷及气动载荷作用下的叶片结构强度进行了研究，分别对离心载荷、热载荷+离心载荷、热载荷+离心载荷+气动载荷三种载荷工况下的应力与位移的分布趋势与叶片节点上应力值变化趋势进行了研究。通过有限元结果的对比发现：三种载荷对结构强度的影响顺序由大至小，依次是离心载荷-热载荷-气动载荷，其中离心载荷对应力结果的影响较大，热载荷对位移结果的影响程度较大。通过对三种不同工况下相同叶片上应力值沿叶身节点坐标的变化趋势的对比可以发现：三种工况条件下，应力值沿叶身节点的变化趋势几乎一致。

2A12航空铝合金多轴疲劳试验及应力准则寿命预测模型研究

作者： 陈亚军   刘波   刘辰辰   周剑   来源： 中国机械工程 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   2A12铝合金   应力准则   寿命预测   模型修正  

描述： 针对多轴疲劳失效问题,选取2A12航空铝合金进行应力幅比变量、相位差变量和平均应力变量的多轴疲劳试验。对常用的3种多轴疲劳应力准则寿命预测模型(即Lee准则、Carpinteri准则和Sines准则)进行讨论,并通过引入应力幅比参量和相位差参量,提出基于Carpinteri准则的修正模型。将不同条件下2A12航空铝合金的试验寿命与不同应力准则下模型的预测寿命进行比较,结果表明:Lee准则对上述多轴疲劳试验的预测结果过于危险;Carpinteri准则和Sines准则由于未考虑拉-扭应力幅比和相位差因素,预测寿命与实际寿命相比均出现了较大偏差;修正后的应力准则寿命预测模型在不同条件下90%的寿命预测数据在两倍误差带内。

预腐蚀和交替腐蚀作用下航空铝合金多轴疲劳行为及寿命预测

作者： 陈亚军   刘辰辰   王付胜   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   寿命预测   预腐蚀   交替腐蚀   铝合金  

描述： 飞机在腐蚀环境下服役时,损伤形式为地面腐蚀与空中疲劳交替过程。依据该工况特点,研究了预腐蚀和交替腐蚀作用对2024-T4和7075-T651两种航空铝合金多轴疲劳行为的影响规律。结果表明:等效应力恒定时,随着预腐蚀时间增加,试样表面蚀坑数量和密度增加,腐蚀影响权重增大,2种铝合金多轴疲劳寿命均降低;交替腐蚀-多轴疲劳试验中,单位加载周次恒定时,单位腐蚀时间增加导致多轴疲劳寿命下降,试验过程中随着交替级数的增加,试样表面腐蚀程度加剧;基于Miner模型和预腐蚀疲劳寿命数据,提出修正的损伤累积模型,进行交替腐蚀-多轴疲劳寿命预测,寿命预测值基本位于2倍分散带内。

2A12航空铝合金多轴疲劳试验及应力准则寿命预测模型研究

作者： 陈亚军   刘波   刘辰辰   周剑   来源： 中国机械工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   2A12铝合金   应力准则   寿命预测   模型修正  

描述： 针对多轴疲劳失效问题,选取2A12航空铝合金进行应力幅比变量、相位差变量和平均应力变量的多轴疲劳试验。对常用的3种多轴疲劳应力准则寿命预测模型(即Lee准则、Carpinteri准则和Sines准则)进行讨论,并通过引入应力幅比参量和相位差参量,提出基于Carpinteri准则的修正模型。将不同条件下2A12航空铝合金的试验寿命与不同应力准则下模型的预测寿命进行比较,结果表明:Lee准则对上述多轴疲劳试验的预测结果过于危险;Carpinteri准则和Sines准则由于未考虑拉-扭应力幅比和相位差因素,预测寿命与实际寿命相比均出现了较大偏差;修正后的应力准则寿命预测模型在不同条件下90%的寿命预测数据在两倍误差带内。

7075航空铝合金原位腐蚀-多轴疲劳行为分析

作者： 刘辰辰   陈亚军   李柯   王川   来源： 中国机械工程 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 多轴疲劳   原位腐蚀   寿命预测   7075铝合金   失效机理  

描述： 针对沿海地区飞机服役过程中的疲劳失效问题,利用自行开发的腐蚀装置对7075铝合金进行未腐蚀和3.5%NaCl盐雾原位腐蚀条件下,等效应力分别为200 MPa、250 MPa和300 MPa时的多轴疲劳试验。结合循环曲线和断口形貌对未腐蚀和原位腐蚀条件下的多轴疲劳失效机理进行对比分析,并提出改进的Manson-Coffin-Basquin(MCB)准则进行寿命预测。结果表明,随着等效应力的增大,7075铝合金未腐蚀和原位腐蚀条件下多轴疲劳寿命均下降;等效应力相同时,相对于未腐蚀试样,原位腐蚀试样的多轴疲劳寿命显著缩短,轴向和扭向滞回线的面积均不同程度增大;200 MPa等效应力条件下,试样多轴疲劳寿命在未腐蚀条件下为99 675周次,原位腐蚀条件下下降至55 284周次;未腐蚀和原位腐蚀条件下,裂纹源均出现在外表面,原位腐蚀试样扩展区有盐粒出现;修正的MCB准则引入加载条件和环境因素,得到了良好的预测效果,寿命预测值均位于两倍分散带内。

多轴载荷下航空结构疲劳寿命分析

作者： 马笑笑   来源： 南京航空航天大学 年份： 2018 文献类型 ： 学位论文 关键词： 多轴疲劳   寿命预测   飞机起落架   非比例度   临界面法  

描述： 多轴载荷下航空结构疲劳寿命分析

基于临界面理论的多轴疲劳寿命预估模型研究

作者： 吕鑫   来源： 兰州理工大学 年份： 2020 文献类型 ： 学位论文 关键词： 多轴疲劳   Q345钢   寿命预测   临界面法   附加强化效应  

描述： 基于临界面理论的多轴疲劳寿命预估模型研究

基于临界面-能量法的榫连结构低周多轴疲劳寿命预测

作者： 郝梦飞   来源： 电子科技大学 年份： 2020 文献类型 ： 学位论文 关键词： 榫连结构   多轴疲劳   寿命预测   临界平面   等效应变能  

描述： 基于临界面-能量法的榫连结构低周多轴疲劳寿命预测

航空发动机轮盘低循环疲劳可靠性分析

作者： 李辉   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 寿命   涡轮盘   可靠性   低循环疲劳  

描述： 研究准确的寿命预测分析方法及提高零部件的抗疲劳能力和可靠性，是受到广泛重视的课题。由于结构几何形状复杂及承受多种类型的载荷，航空发动机主要零部件在工作中有可能处于循环多轴应力状态，所以准确的低循环疲劳寿命预测需要考虑平均应力的影响，研究和应用相应的寿命预测方法和可靠性分析方法。本论文的研究工作是针对航空发动机低循环疲劳破坏模式，在结构低循环概率破坏理论的基础上，考虑结构响应的随机性，研究可靠性功能函数的建立和可靠性分析方法，并对影响可靠度的各种随机因素进行灵敏度分析。在此基础上，将可靠性方法与有限元分析相结合，对航空发动机主要部件涡轮盘的结构进行疲劳可靠性分析。首先是针对多轴应力状态下的局部应力应变、多轴低循环疲劳寿命预测模型等方面进行研究。同时讨论分析已提出的应变疲劳可靠性方法，主要从考虑平均应力的影响等方面对几种类型的多轴疲劳及应变疲劳可靠性理论进行比较进行分析。然后将线性损伤规则与考虑平均应力影响的结构低循环疲劳寿命分析方法相结合，研究在循环载荷作用下的结构失效寿命和可靠性分析模型。探讨不同平均应力修正的低循环疲劳寿命预测方法对结构低循环疲劳寿命可靠性分析的影响。最后，将上述方法运用于工程实际中解决可靠性分析的问题，以航空发动机主要部件涡轮盘为例，研究了影响发动机涡轮盘的低循环疲劳的内在随机因素，对比分析了不同的平均应力修正寿命分析方法。通过计算分析，证明了所建立的结构低循环疲劳寿命分析方法和可靠性分析方法对航空发动机涡轮盘低循环疲劳可靠性分析的可行性和有效性。