题目：涡轮泵盘叶结构的强度与寿命分析

涡轮盘和叶片是液体火箭发动机十分重要的涡轮转子部件，工作时承受着复杂的热载荷及机械载荷，为保证火箭发动机在重复使用期间的稳定性和可靠性，迫切需要对涡轮泵的盘叶结构进行强度分析和寿命预测。本文借鉴了航空发动机盘叶结构的寿命分析理论和方法，对所设计的盘叶整体型、T型和枞树型三种盘叶结构进行了强度与寿命分析。 首先，根据热弹塑性有限元分析理论，在ANSYS Workbench中采用流固耦合的方法对涡轮泵盘叶整体结构，进行了在离心载荷、气动载荷及温度载荷共同作用下热弹塑性分析，另外还分别对T型和枞树型榫头-榫槽连接的盘叶结构进行了接触的热弹塑性分析，并完成强度校核，得到疲劳破坏危险区，确定寿命考核点，为完成寿命预测提供条件。 其次，参照航天飞机发动机性能编制了涡轮泵设计载荷谱，并对三种盘叶结构在ANSYS中完成循环载荷下的热弹塑性分析，得到寿命考核点的应力应变曲线，分别采用基于应变的Manson-Confin理论的Morrow修正模型和基于临界面法疲劳损伤理论的三种模型，计算得到各盘叶结构的低周疲劳寿命。 通过对三种盘叶结构在离心载荷、气动载荷及热载荷作用下的强度分析与寿命预测，得出的分析结果和提出的研究方法可为提高液体火箭发动机涡轮泵盘叶结构的稳定性、可靠性、盘叶结构类型的选择以及结构优化提供一定的参考价值。