某涡扇发动机风扇轮盘强度分析及寿命预测

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目某涡扇发动机风扇轮盘强度分析及寿命预测专业学位类别____________工程硕士________.学号___________201222080635_____________作者姓名_______________杨亮__________________指导教师黄洪钟教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导

2、下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：构知日期：>丨1年6月A日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：ibk)导师签名：钟曰期：年《月^曰分类号密级注1UDC学位论文某涡扇发动机风扇轮盘强度分析及寿命预测（题名和副题名）杨亮（作者姓名）指导教师黄洪钟教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称机械工程提交论文日期2015.05.05论文答辩日期2015.05.15学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国

4、际十进分类法UDC》的类号。STRENGTHANALYSISANDLIFEPREDICTIONOFATURBOFANENGINEFANDISKAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:YangLiangAdvisor:Prof.HuangHongzhongSchool:SchoolofMechatronicsEngineering摘要摘要涡扇发

5、动机是现在多数军用飞机和民用飞机的动力装置，其性能直接决定着飞机服役期间工作的稳定性和可靠性。涡扇发动机的外涵推力源于风扇所产生的推力，风扇轮盘作为风扇的关键承力部件，对发动机的性能有直接的影响。对于现代航空发动机，无论是其性能还是推重比都有很大的提高，因此，轮盘也被要求有更高的工作可靠性。因此，为了保证发动机工作的安全性，本文针对某涡扇发动机风扇轮盘的结构强度及疲劳寿命问题开展研究工作。论文首先对风扇1级轮盘和风扇2、3级轮盘进行了结构分析，采用ANSYSWorkbench有限元软件建立了风扇1级轮盘和风扇

6、2、3级轮盘三维循环对称有限元模型，分析了轮盘的热应力及机械载荷和温度载荷共同作用下的热弹性应力，得到了轮盘不同工作状态下的应力分布，结果表明：风扇1级轮盘的最大应力点位于轮盘中心孔处，风扇2、3级轮盘的最大应力点位于轮盘的螺栓孔处；风扇1级轮盘和2、3级轮盘均满足强度设计要求。论文对风扇1级轮盘和2、3级轮盘进行了振动分析，得到了轮盘前6阶的固有频率和振型。针对1级轮盘进行了共振分析，结果表明：轮盘在“慢车”状态下有与一、二阶振动形成共振的趋向，为轮盘的结构优化设计提供了一定的参考依据。其次，对风扇1级轮盘

7、、风扇2、3级轮盘进行了盘-销接触分析，对比分析了不同接触类型对接触应力水平的影响。论文讨论了摩擦系数和初始间隙对盘-销最大接触应力及分布的影响，得到了接触应力水平与摩擦系数和初始间隙的变化关系。通过综合风扇1级轮盘和2、3级轮盘的热弹性计算结果，论文确定了风扇轮盘的疲劳危险部位，并计算了风扇轮盘危险部位销钉孔处的理论应力集中系数及名义应力，为后续轮盘的疲劳寿命预测提供了基础数据。最后，论文采用基于应力的名义应力法和基于应变的局部应力应变法对风扇1级轮盘和风扇2、3级轮盘进行了疲劳寿命计算与分析。论文针对风扇

8、1级轮盘，通过引入轮盘局部应力梯度对寿命的影响，基于Walker方程得到了风扇轮盘的考虑应力梯度效应的寿命预测模型，与传统的寿命预测方法对比，该模型对塑性变形较小的情况下的疲劳分析有较高的预测精度且具有较好的适用性。关键词：发动机，风扇轮盘，疲劳寿命，强度，有限元分析IABSTRACTABSTRACTAsthemainpowerplantofmostmilitaryaeroplaneandcivil