题目：涡轮增压器强度、振动和寿命分析与评估

    论文针对某型在研涡轮增压器，通过数值仿真与理论分析相结合的方法，对压气机和涡轮两个关键件进行强度、振动与寿命的计算分析，并对整个转子系统的临界转速和共振裕度进行分析，最终从力学角度对涡轮增压器的结构设计进行评估。

      针对叶轮部件的静强度计算问题，考虑离心载荷与温度载荷的综合作用，采用有限元法对应力和变形进行了求解；针对叶轮部件的振动问题，在有限元计算中采用block lanczos对固有频率和振型进行了求解，并使用Campbell图法对共振裕度进行了分析，使用Goodman图对许用振动应力进行了分析；针对转子系统的临界转速设计问题，在考虑陀螺力矩影响时，采用有限元法对正反进动转速和临界转速进行了求解。

      压气机叶轮的最大应力区位于排气端盘心孔处，最大等效应力幅值为258MPa，主要由周向应力分量引起，安全系数为1.4；最大变形处位于排气端压气机盘缘，变形幅值为0.067mm。压气机叶轮的第一阶固有频率为fP1=16650.7Hz>6 f基频>3.5 f基频，动力学安全裕度满足设计要求；叶轮寿命约为6.31×104小时，应力集中区寿命损伤以持久寿命损伤为主，约占99.7%。

       涡轮叶轮的最大应力区位于进气端盘轴连接处，等效应力幅值为526MPa，主要应力分量为径向拉应力，安全系数1.9；涡轮叶轮第一阶模态固有频率为f1 =16656.6Hz，满足f1>5f基频的动力学安全裕度设计要求；叶轮寿命约为6.25×103小时，应力集中区的寿命损伤以持久损伤为主，约占总损伤的97%。

     涡轮增压器的工作转速介于其2阶和3阶转子临界转速之间，转子系统在工作转速时具有足够高的共振裕度储备，满足转子动力学设计要求；并且其第一、二阶临界转速值相差较小，因此可以保证转子系统在启动加速至最高转速过程中，可以非常快速的通过共振点，而不会引起较大的振动。