封严盘与挡板一体式结构设计技术研究

发布时间：2017-08-09 00:26

  本文关键词：封严盘与挡板一体式结构设计技术研究

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【摘要】：目前封严盘与挡板一体式结构已经被广泛应用在国内外先进航空发动机中,说明该结构优势非常明显,所以对封严盘与挡板一体式结构设计技术研究非常必要。本文以封严盘与挡板一体式结构为研究对象,探讨一体式结构设计应遵循的准则,开展变形协调分析和优化设计研究,课题研究内容对工程实际具有重要的指导意义。主要的研究内容和成果如下:(1)参考CFM56系列发动机结构,研究非一体化和一体化装配结构的应力、变形特点,了解封严盘与挡板一体式结构设计优势,探讨封严盘与挡板一体式结构设计原理与准则,为封严盘与挡板一体式结构设计提供理论指导与参考,同时为优化设计寻找可行方向。(2)针对封严盘与挡板一体式结构,详细分析了螺栓连接的过盈值、双圆柱面定心配合面应力值、挡板凸台配合紧度、装拆工艺等方面设计尺寸和一体式结构的设计参考准则关系,为探究结构设计参考准则和优化奠定了基础。(3)开展封严盘与挡板一体式结构的变形协调分析,研究了装配应力随转速变化规律,提出合理配合公差的选取原则和结构设计参考准则,完成配合面装配公差的选取,研究结果对工程实际具有理论指导意义。(4)依据结构设计参考准则研究结果,利用MATLAB和APDL编程语言完成了封严盘与挡板一体式结构优化设计的软件开发,实现一体式结构的参数化设计,可视化界面友好,软件具有应力计算和多圆弧段及样条插值优化设计等功能,可用于实际工程设计。(5)利用结构优化设计软件,采用多圆弧段和样条差值的方法,对封严盘与挡板一体式结构进行优化设计,改善了应力分布,研究结果表明:本文研究方法与设计软件可实现封严盘与挡板一体式结构参数化与优化设计。本文对封严盘与挡板一体式结构设计和优化设计方面的研究成果,对封严盘与挡板一体式结构设计具有工程实际指导意义,编制出的软件可用于封严盘与挡板一体式结构设计。
【关键词】：一体式结构 设计参考准则 变形协调 样条插值 优化设计软件
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 选题背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 本文主要研究内容和研究方法18-20
• 第二章 封严盘与挡板一体式的结构设计分析20-37
• 2.1 封严盘与挡板一体式结构设计的必要性20-30
• 2.1.1 有限元模型的建立20-26
• 2.1.2 应力分布情况对比分析26-29
• 2.1.3 变形情况对比分析29-30
• 2.2 装配后整体结构的应力计算分析30-33
• 2.2.1 有限元模型的建立及载荷的施加30-31
• 2.2.2 应力分布情况对比分析31-33
• 2.3 封严盘与挡板一体式结构设计参考准则的探究33-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 封严盘与挡板一体式结构变形协调分析及配合面装配公差的选取37-72
• 3.1 变形协调分析37
• 3.2 接触部位过盈量随转速变化的关系分析37-45
• 3.1.1 有无温度场时，结构的三个径向接触部位过盈量随转速变化的关系分析38-42
• 3.1.2 有无温度场时，，结构的两个轴向接触部位过盈量随转速变化的关系分析42-45
• 3.3 封严盘与挡板一体式结构的径向变形协调分析45-69
• 3.3.1 两种结构有限元模型的建立45-46
• 3.3.2 原始封严盘与挡板一体式结构的径向变形协调分析46-57
• 3.3.3 优化后封严盘与挡板一体式结构的径向变形协调分析57-69
• 3.4 合理选取封严盘与挡板一体式结构的配合公差69-70
• 3.5 本章小结70-72
• 第四章 封严盘与挡板连接过渡段优化设计72-83
• 4.1 参数化设计研究简介72-73
• 4.1.1 研究背景72
• 4.1.2 研究内容72-73
• 4.1.3 研究方法73
• 4.2 连接过渡段拟合点的样条插值73-76
• 4.2.1 连接过渡段的拟合点73
• 4.2.2 拟合点的样条插值算法73-74
• 4.2.3 拟合点的设置74-76
• 4.3 连接过渡段的优化设计76-81
• 4.3.1 优化算法的探究76-77
• 4.3.2 优化算法中拟合点的迭代算法77-78
• 4.3.3 内外径曲线的相交性问题及其处理78-79
• 4.3.4 基于优化算法的封严盘过渡段的优化设计79-80
• 4.3.5 混合算法与其他方法的计算结果比较80-81
• 4.4 本章小结81-83
• 第五章 封严盘与挡板一体式结构参数化优化设计软件83-91
• 5.1 封严盘与挡板一体式结构的ANSYS参数化优化设计83-85
• 5.1.1 优化设计总体方案83
• 5.1.2 优化变量的选取83-85
• 5.2 封严盘与挡板一体式结构优化设计软件介绍85-88
• 5.2.1 优化设计软件流程图简介85
• 5.2.2 优化设计软件的功能及平台85
• 5.2.3 优化设计软件界面介绍85-88
• 5.3 封严盘与挡板一体式结构连接过渡段优化结果88-90
• 5.3.1 样条插值优化结果88-89
• 5.3.2 多圆弧段优化结果89-90
• 5.4 本章小结90-91
• 第六章 总结与展望91-94
• 6.1 本文总结91-93
• 6.2 工作展望93-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文99

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1 金婷;封严盘与挡板一体式结构设计技术研究[D];南京航空航天大学;2016年

本文编号：642740