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发动机改型压气机盘结构强度万博max官网手机版_NO.1

发布于:2022-04-27 08:51
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      压气机作为发动机的增压部件,其增压比的提高可有效提升发动机的功率,为适应某型飞机动力提升的需要,开展某型航空发动机离心压气机的改进设计研究。高速旋转的压气机部件,其结构强度的满足是发动机可靠工作的前提。本文对改型压气机的轮盘进行结构强度有限元分析和优化,为该型压气机的改进设计提供了重要依据。
      应力计算需提取单独Von-mise应力,其选取设计准则为:辐板当量应力不大于许用屈服应力,即σeq,w≤[σ0.2]。根据盘心和盘身的工作环境温度,选取相应的许用屈服极限,取盘心许用屈服应力为795MPa,盘身许用屈服应力为595MPa。不考虑叶片的影响,基于轮盘的轴对称特性,采用PLANE183八节点平面单元,单元选项设置为轴对称。自由划分网格,有限元边界条件为叶盘一端约束轴向位移,并施加绕轴向的离心载荷,有限元模型如图1所示。
      利用ANSYS计算得到轮盘应力分布如图2所示,应力集中区局部应力如图3所示,盘心处应力如图4所示。
      由以上的计算结果可知,在凹槽1和尖锐2拐角处出现了应力集中,并且应力很大,都超过了1400MPa,同时两处应力集中点均处在高温区,强度条件不能满足。同时,盘心应力在不考虑叶片的前提下最大应力达到了660MPa,安全裕度在考虑叶片之后也会很小。因此轮盘初始设计不能满足强度要求,需要进行结构的改进和优化。
      单元,设置为轴对称,采用自由划分网格,有限元边界条件为轮盘一端约束轴向位移。利用ANSYS进行有限元计算,得到其Von-mise应力分布如图6所示。由图6可以看出,盘心处最大应力为643MPa,盘身处最大应力为586MPa,轮盘应力都已满足静强度要求,均小于相应温度下的许用屈服应力。
      考虑叶片的影响,建立改型叶盘的有限元模型,采用Solid185单元。边界条件为叶盘一端约束轴向位移,叶盘内孔约束周向位移。利用ANSYS,计算得到的叶盘各坐标方向(径向、周向、轴向)位移、合成位移(各最大位移及其位置如表1所示)和叶盘合Von-mise应力分布。
      本文在建立了某型发动机改型压气机模型的基础上,对其轮盘进行了初始结构万博max官网手机版得知,在凹槽1和尖锐2拐角处的强度条件不能满足,因此需要进行结构的改进和优化。优化后的轮盘,经单独强度校核和考虑叶片影响的叶盘变形及应力分析,其结果表明盘心和盘身的应力均满足静强度要求,从而为某型发动机的压气机的改进提供了重要参考。


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