学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于有限元法的某涡轮盘的疲劳可靠性灵敏度分析

作 者: 张飞
导 师: 张义民
学 校: 东北大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 涡轮盘 低周疲劳 有限元法 可靠性灵敏度 响应面法 改进一次二阶矩法
分类号: V232.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 149次
引 用: 2次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


涡轮盘是航空发动机的核心部件,其寿命决定着整个发动机的寿命。因此,对航空发动机涡轮盘寿命的评估具有重要意义。由实验可知,低周疲劳是航空发动机涡轮盘的主要失效形式,目前对低周疲劳寿命评估主要是利用各种修正Manson-coffin公式,采用确定性分析方法进行寿命评估。然而,由于涡轮盘在加工制造、安装使用等过程中,几何尺寸、材料参数存在一定的分散性,因而涡轮盘的寿命亦具有分散性,仅进行确定性寿命评估就不能满足实际工程需要。本文在总结了涡轮盘材料疲劳寿命评估的基础上将平均应力修正的Manson-coffin公式随机化,考虑到涡轮盘的结构设计尺寸公差,将部分尺寸按照一定的原则进行随机化,建立了某涡轮盘的疲劳寿命可靠性模型,进行了可靠性灵敏度分析,研究了结构尺寸对疲劳寿命可靠性的影响,并对某涡轮盘结构可靠性设计的改进提出了建议。主要包括以下几方面:(1)利用参数化建模软件对涡轮盘的二十个关键参数进行参数化建模。有了参数化模型后,若某结构设计参数发生改变,可以直接更改设计参数对模型进行再生,为以后的结构改进打下基础。[2)对涡轮盘的二维与三维模型进行有限元仿真。通过线弹性分析得出涡轮盘的应力分布状况,确定可能发生失效的区域,进一步确定在最大应力区域已经进入塑性变形。通过弹塑性分析得到涡轮盘的失效区域的应力应变分布,为以后的疲劳寿命分析提供了基础。(3)本文根据航空发动机涡轮盘材料的疲劳特性,用修正的Manson-coffin公式作为疲劳寿命分析的数学基础,建立涡轮盘的疲概率寿命可靠性模型,将响应面法应用于涡轮盘的疲劳寿命可靠性及可靠性灵敏度分析中。利用改进一次二阶矩(验算点)法计算涡轮盘的疲劳寿命可靠度及可靠性灵敏度。(4)根据可靠性灵敏度分析结果,找出对疲劳可靠性影响比较大的因素,分析这些因素对可靠性影响较大的原因,并给出了涡轮盘结构改进措施。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 疲劳可靠性可靠性的发展动态  11-14
  1.3 可靠性灵敏度的研究现状  14
  1.4 本文研究的主要内容  14-16
第2章 结构可靠性基本理论  16-34
  2.1 可靠性概述  16-18
  2.2 可靠性灵敏度概念  18
  2.3 二阶矩技术  18-19
  2.4 Edgeworth级数  19
  2.5 结构可靠度计算方法  19-21
  2.6  21-31
    2.6.1 一次二阶矩法  21-24
    2.6.2 等效正态分布法  24-25
    2.6.3 摄动法  25-26
    2.6.4 响应面法  26-27
    2.6.5 蒙特卡罗法  27-29
    2.6.6 随机有限元法  29-31
  2.7 可靠性灵敏度计算方法  31-33
  2.8 本章小结  33-34
第3章 涡轮盘有限元仿真实践  34-54
  3.1 参数化建模概述  34-35
  3.2 Pro/E参数化建模方法  35-36
  3.3 涡轮盘参数化建模实践  36-38
  3.4 有限元法概述  38-39
  3.5 有限元法的轴对称问题  39-42
  3.6 涡轮盘的有限元仿真实践  42-53
    3.6.1 涡轮盘网格划分  43-44
    3.6.2 温度场分析边界条件的确定及分析结果  44-45
    3.6.3 线弹性分析边界条件的确定及分析结果  45-50
    3.6.4 弹塑性分析边界条件的确定及分析结果  50-53
  3.7 本章小结  53-54
第4章 涡轮盘低周盘疲劳可靠性及可靠性灵敏度分析  54-72
  4.1 概述  54
  4.2 低周疲劳可靠性模型  54-57
    4.2.1 局部应力应变法模型  55-56
    4.2.2 CPFI(Complete-Probability Fast Interation)法模型  56
    4.2.3 应变—寿命分布参量关系模型  56-57
    4.2.4 应变载荷—强度干涉模型  57
    4.2.5 其他方法  57
  4.3 涡轮盘概率寿命模型  57-59
  4.4 响应面法模拟应变幅  59-64
  4.5 涡轮盘的疲劳可靠性及可靠性灵敏度  64-69
  4.6 涡轮盘结构改进方案  69-71
  4.7 本章小结  71-72
第5章 结论与展望  72-74
  5.1 总结  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-79
致谢  79

相似论文

  1. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  2. 基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析,TV642.2
  3. 白骨壤果实中黄酮类化合物的提取、分离纯化及抗氧化活性研究,S793.9
  4. 无磷保水剂在凡纳滨对虾虾仁冻藏加工中的应用及保水机理研究,TS254.4
  5. 智能森林灭火航弹研究,S762
  6. 响应面法优化天麻中天麻素提取工艺研究,R284.1
  7. 南瓜籽蛋白制备及其活性多肽的研究,TS201.21
  8. 轿车白车身结构模态特性研究,U463.82
  9. 高速列车车轮的疲劳可靠性灵敏度分析及可靠性稳健设计,U270.33
  10. 基于随机振动的轿车车身疲劳寿命研究,U463.82
  11. 高速列车车轴的疲劳可靠性灵敏度分析,U270.3
  12. 城市群道路网络系统可靠性研究,U491.13
  13. 轴向流中圆柱体的稳定性和动态特性研究,O353
  14. 热处理对铸造Al-Cu-Ti-(La)合金微观组织及力学性能的影响,TG166.3
  15. Mg-Al-Mn(-RE)压铸镁合金低周疲劳行为研究,TG136.1
  16. Al-Si-Cu-Nd铸造铝合金的微观组织及疲劳性能,TG136.1
  17. 热挤压Al-Mg-Si-Er合金的循环变形及断裂行为,TG379
  18. 应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究,TG115.57
  19. 扁平型永磁直线同步电机进给系统热态特性的研究,TM341
  20. 含未穿透裂纹结构的断裂可靠性研究,O346.1

中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机(推进系统) > 发动机零部件 >
© 2012 www.xueweilunwen.com