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题目:工作参数对涡轮叶片蠕变寿命的影响及其载荷特性分析

关键词:涡轮叶片;降维模型;蠕变寿命;载荷特性;热流固耦合

  摘要


航空发动机的工作环境及服役条件是千差万别的,如果按照传统的设计阶段预测寿命或实际情况的统一小时寿命进行维修管理,则可能过高或过低的估计发动机的剩余寿命。基于经济性和安全性的考虑,从发动机的使用维修维护和健康状态监控的角度来看,发展能关联发动机工作状态和使用环境的涡轮叶片寿命预测技术具有重要的工程意义。

采用三维的有限元方法研究工作状态和使用环境对涡轮叶片寿命的影响,其效率往往较低,从而影响方案设计阶段的周期以及发动机后期的使用维护。于是为了能够在发动机服役期间,进行涡轮叶片寿命的快速评估,宏观把握涡轮叶片的剩余使用寿命,论文发展了一套从初步设计到使用维护均适用的涡轮转子叶片寿命分析方法,依据此分析方法,建立了研究工作参数对涡轮转子叶片蠕变寿命影响的降维模型,并选取了对涡轮叶片应力或涡轮叶片温度有较大影响的参数,分析了这些参数对涡轮叶片蠕变寿命的影响。

燃气涡轮发动机的热端部件在飞机服役过程中承受着迅速变化着的温度和载荷,温度-应力的相位关系对热机械疲劳循环应力响应行为及热机械疲劳寿命都有较大的影响,于是论文针对某型航空发动机涡轮叶片,根据发动机循环载荷谱,基于热流固耦合方法,进行了涡轮叶片的载荷特性分析,研究了涡轮叶片不同截面上典型节点位置的温度-应力相位关系,并依据得到的温度场分析和应力应变场分析的结果,对涡轮叶片进行了低循环疲劳寿命评估。