多失效模式下的涡轮叶片疲劳寿命预测与灵敏度分析

发布时间：2024-04-21 09:38

　　航空发动机是多学科交叉的复杂系统,是一个国家综合国力的重要体现。涡轮叶片是航空发动机的关键部件之一,是典型的热端部件,与涡轮盘相连,为航空发动机提供动力。涡轮叶片在复杂的工作状态下服役,承受着各式各样的载荷,有多种失效模式,是会引起航空发动机故障的重要部件。与此同时,涡轮叶片在实际工作中受到多种不确定性因素影响。因此,对涡轮叶片进行多失效模式的概率寿命预测有重要意义。本文以航空发动机高压涡轮叶片(以下简称涡轮叶片)为研究对象,基于ANSYS有限元仿真分析,对其进行多失效模式下的概率寿命预测,完成的主要工作如下:(1)涡轮叶片故障模式影响分析。对于涡轮叶片在实际工作中会出现的多种失效模式,进行失效模式影响分析,确定涡轮叶片的主要失效模式为疲劳失效和蠕变失效。(2)涡轮叶片有限元分析。对涡轮叶片进行ANSYS有限元分析,计算所承受的载荷,得到涡轮叶片的危险部位。(3)涡轮叶片疲劳-蠕变概率寿命计算。研究确定涡轮叶片在实际工况中的不确定性因素,确定寿命计算过程中的涡轮叶片的随机变量,对这些因素进行拉丁超立方抽样,得到500组数据,分别输入到ANSYS中,得到对应的500组应力应变数据。分别对...

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【部分图文】：

图2-1涡轮叶片

电子科技大学硕士学位论文8图2-1涡轮叶片2.3叶片的工作环境与载荷分析航空发动机涡轮叶片的工作环境是非常复杂的，由于涡轮叶片是航空发动机的前端部位，会受到气流冲刷与其他外来物的撞击，造成叶片表面结构破坏、变形，甚至导致涡轮叶片发生断裂；同时涡轮叶片因为直接暴露在空气环境中，会受....

图2-3涡轮叶片有限元模型图

电子科技大学硕士学位论文12发生，应力过大会导致涡轮叶片发生疲劳、蠕变等失效。为了探究涡轮叶片的应力应变集中情况，对涡轮叶片进行有限元分析。某型高压涡轮叶片有限元模型如图2-3所示:图2-3涡轮叶片有限元模型图对涡轮叶片进行四面体划分，根据工程经验参照类似高压涡轮叶片的应力应变的....

图2-4高压涡轮叶片有限元网格划分示意图

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图2-5“最大”状态下叶片温度分布

电子科技大学硕士学位论文14图2-5“最大”状态下叶片温度分布（2）离心载荷在对涡轮叶片进行有限元分析时，选择用转速来表示涡轮叶片的离心载荷。该涡轮叶片所使用的750小时载荷谱如表2-9所示。将涡轮叶片在各工况下的转速施加到有限元中，“最大”状态下施加的转速如图2-6所示。表2-....

本文编号：3960717