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试议涡轮航空发动机涡轮工作叶片锯齿形预扭冠设计

收藏本文 2024-03-09 点赞:27842 浏览:123374 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:涡轮工作叶片是航空发动机的关键零件,其工作环境十分恶劣。先进、大展弦比涡轮工作叶片为提升涡轮效率,增强叶片刚性和阻尼减振效果,较多采取锯齿形预扭冠结构设计。锯齿形预扭冠的结构参数较多,其设计好坏直接联系到发动机乃至飞机的安全。为此,本论文主要丌展了以下探讨:(1)介绍了锯齿形预扭冠结构设计的基本策略和结构强度振动浅析的一些基本论述,包括有限元策略的基本原理、基本步骤及虚位移原理;介绍了针对锯齿形预扭冠的接触浅析论述;简要介绍了两种摩擦力模型:库仑摩擦模型及“滞后”弹簧摩擦模型,推导了等效刚度与等效阻尼求解公式。(2)对锯齿冠的紧度进行了论述浅析,得出锯齿冠初始装配紧度随预扭角的增大线性增大的结论。采取三叶片组有限元模型,进行了锯齿形预扭冠接触浅析。以此为基础,探讨了锯齿形预扭冠预扭角及叶冠偏转角对锯齿冠之间接触参数的影响,进而得到这些参数对锯齿形预扭冠强度性能的影响。(3)对带锯齿冠涡轮叶片进行了模态浅析,得到了零转速下带锯齿冠涡轮叶片的各阶固有频率及振型,并且考虑了不同转速下离心力对锯齿冠叶片固有频率的影响。采取“滞后”弹簧摩擦模型,基于谐波平衡法对锯齿冠涡轮叶片非线性振动响应进行了浅析,利用MATRIX27单元模拟冠间等效刚度和等效阻尼进行动力响应浅析。并探讨了冠间接触刚度对叶冠减振特性的影响。(4)利用UG软件的二次丌发功能,建立了锯齿形预扭冠的参数化模型,对锯齿形预扭冠的主要结构特点值进行了参数化,便于对锯齿形预扭冠的进一步设计浅析与参数调整。关键词:航空发动机论文涡轮工作叶片论文锯齿形预扭冠论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    插图索引10-12

    附表索引12-13

    第1章 绪论13-20

    1.1 选题背景及作用13-14

    1.2 国内外探讨近况14-18

    1.2.1 锯齿形预扭冠功能及工作原理14-15

    1.2.2 锯齿形预扭冠进展及探讨近况15-18

    1.3 本论文的主要探讨工作18-20

    第2章 叶冠的结构设计20-32

    2.1 叶冠的结构及设计要求20-22

    2.1.1 叶冠结构类型20-21

    2.1.2 叶冠设计要求21-22

    2.1.3 叶冠预扭设计要求22

    2.2 叶冠设计的传统策略22-31

    2.2.1 叶冠初步设计策略22-25

    2.2.2 叶冠详细设计策略25-27

    2.2.3 叶冠紧度设计策略27-31

    2.3 本章小结31-32

    第3章 叶冠结构强度、振动基本论述32-42

    3.1 有限元策略基本论述32-35

    3.1.1 有限元浅析的基本步骤32-34

    3.1.2 虚位移原理34-35

    3.2 接触浅析论述35-37

    3.2.1 接触形式35-36

    3.2.2 接触参数36-37

    3.3 干摩擦阻尼探讨策略37-41

    3.3.1 摩擦力模型37-39

    3.3.2 基于摩擦模型的响应计算策略39-41

    3.4 本章小结41-42

    第4章 锯齿形预扭冠强度浅析42-50

    4.1 锯齿形预扭冠的紧度浅析42-43

    4.2 锯齿形预扭冠接触浅析43-47

    4.2.1 计算模型的选定43-44

    4.2.2 带冠叶片结构强度浅析44-47

    4.3 锯齿冠结构参数对结构强度影响浅析47-48

    4.3.1 预扭角对锯齿冠强度性能影响浅析47-48

    4.3.2 偏转角对锯齿冠强度性能影响浅析48

    4.4 本章小结48-50

    第5章 锯齿形预扭冠振动浅析50-58

    5.1 带冠叶片固有振动特性浅析50-52

    5.1.1 零转速下的振动模态浅析50-51

    5.1.2 离心力对锯齿冠叶片固有振动特性影响51-52

    5.2 带冠叶片减振特性浅析52-57

    5.2.1 MATRIX27单元介绍52-53

    5.2.2 冠间施加MATRIX27单元53-54

    5.2.3 带冠叶片谐响应浅析54-56

    5.2.4 冠间接触刚度对叶冠减振特性的影响56-57

    5.3 本章小结57-58

    第6章 锯齿形预扭冠参数化设计58-64

    6.1 参数化建模技术介绍58-60

    6.1.1 参数化建模的概念58-60

    6.1.2 参数化建模工具介绍60

    6.2 锯齿形预扭冠参数化模型的建立60-63

    6.3 本章小结63-64

    结论与展望64-66

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