某涡扇发动机涡轮叶片寿命计算分析.pdf

1、涡轮叶片承担着能量转化的责任,是航空发动机最主要的关键零部件之一。在发动机工作时,涡轮叶片除了承受机械载荷之外,还要承受复杂的温度载荷和气动载荷。作为典型的热端构件,涡轮叶片失效造成的后果往往是灾难性的,因此被列为发动机断裂关键件之一。从叶片故障产生的原因分析,叶片的主要失效模式有疲劳失效和高温蠕变。随着航空发动机推重比以及性能的不断提高,涡轮叶片承受的机械载荷、气动载荷和温度载荷越来越高,也需要越来越高的工作可靠性。为确保发动机的可靠

2、性和稳定性,非常有必要对其寿命进行预测。
　　本文从某涡扇航空发动机定寿项目出发,对其高压涡轮叶片的弹塑性进行有限元分析,在此基础之上对其寿命预测进行研究。全文主要分为四个部分:
　　第一部分,涡轮叶片三维弹塑性应力应变分析。采用应力应变分析方法中的弹塑性有限元方法,在ANSYS Workbench中建立高压涡轮叶片的三维有限元模型,对涡轮叶片进行热弹塑性应力应变分析,根据有限元仿真结果确定涡轮叶片的断裂危险部位以及危险点,

3、据此得出涡轮叶片各个危险部位应力应变的分布情况,并校核叶片的静强度。
　　第二部分,涡轮叶片的疲劳寿命预测及其损伤分析。简要介绍安全寿命预测的三种方法,根据上述应力应变分析结果及其材料的疲劳性能,以及现今疲劳寿命的几种研究方法,采用局部应力应变法,应用Manson-Coffin总应变模型,对该发动机涡轮叶片进行疲劳损伤以及寿命计算。
　　第三部分,涡轮叶片的蠕变/持久断裂寿命预测及其损伤分析。根据蠕变/持久断裂寿命研究现状,