發(fā)動機渦輪葉片高低周復合疲勞壽命預測與可靠性分析.pdf

1、作為航空發(fā)動機的重要零部件之一，渦輪葉片一旦失效，對發(fā)動機甚至飛機的飛行安全是災難性的，因此其結構強度與可靠性是航空發(fā)動機結構完整性分析較為重要的環(huán)節(jié)之一。渦輪葉片工作環(huán)境異常惡劣，承載載荷和結構復雜。具體來說，在發(fā)動機工作時，地-空-地的主循環(huán)產(chǎn)生低頻率高應力的低周載荷，飛行過程中的振動產(chǎn)生高頻率低應力的高周載荷。因此，渦輪葉片是在受到低周載荷疊加高周載荷的交互作用，并在此作用下發(fā)生高低周復合疲勞失效。為確保航空發(fā)動機的安全使用，在高

2、低周復合疲勞下對其壽命預測和可靠性分析就顯得尤為必要。
　　本文從某型航空發(fā)動機定壽項目出發(fā)，在對其高壓渦輪葉片的有限元分析基礎上，進行高低周復合載荷下的疲勞壽命預測與可靠性分析。首先，在了解高低周復合疲勞發(fā)展歷程的基礎上，對近年來國內(nèi)外高低周復合疲勞壽命預測深入調(diào)研；分析了高低周復合疲勞的失效機理，結合對四個高低周復合疲勞參量的研究，綜合考慮高周載荷-低周載荷交互產(chǎn)生的耦合損傷，建立了一種考慮耦合損傷的高低周復合疲勞壽命預測模型

3、；通過現(xiàn)有高低周復合疲勞壽命預測模型與所提出模型的對比，驗證了所提出模型的可行性與準確性。
　　其次，結合某高壓渦輪葉片在典型工況下的載荷譜分析，對其在 ANSYS Workbenc h有限元環(huán)境下進行結構靜強度分析；通過模擬葉片的服役工況，對其施加載荷約束以開展靜強度分析。根據(jù)模態(tài)分析得到葉片的靜頻和動頻，并由此開展葉片的振動特性分析；通過諧響應分析，得到渦輪葉片的高周激勵下的等效應力分布，在此基礎上，確定出渦輪葉片的考核部位。