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航空发动机低压涡轮轴通油孔裂纹失效分析 被引量:1
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作者 王学民 卢绪平 +4 位作者 沈莲 古远兴 吴晨 郭建英 徐敬沛 《机械强度》 北大核心 2025年第2期37-43,共7页
为探究某型航空发动机低压涡轮轴高低周复合疲劳试验过程中通油孔裂纹故障的性质和原因,对低压涡轮轴裂纹位置进行了外观检查、断口分析、表面检查、金相组织检查、有限元分析和裂纹扩展仿真。结果表明,低压涡轮轴通油孔裂纹故障为疲劳... 为探究某型航空发动机低压涡轮轴高低周复合疲劳试验过程中通油孔裂纹故障的性质和原因,对低压涡轮轴裂纹位置进行了外观检查、断口分析、表面检查、金相组织检查、有限元分析和裂纹扩展仿真。结果表明,低压涡轮轴通油孔裂纹故障为疲劳裂纹,其原因为通油孔采用电火花加工后,未完全去除重熔层,导致其内侧表面存在部分未去除的重熔层且有可见微裂纹,在较大的高低周复合载荷作用下萌生疲劳裂纹并发生了裂纹扩展,从而导致通油孔裂纹故障,通过裂纹扩展仿真分析预估初始裂纹长度介于0.2~0.3 mm。为了保证通油孔加工质量,考虑该位置加工可达性较差,建议可设计特殊工装、采用机械加工技术进行加工,在保证加工精度的基础上从根本上杜绝重熔层的影响。 展开更多
关键词 低压涡轮轴 失效分析 重熔层 疲劳断裂 有限元分析 裂纹扩展仿真 航空发动机
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服役条件下低压涡轮轴多参数载荷谱计算
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作者 曲文宇 尚尔魁 刘洋 《航空发动机》 北大核心 2024年第5期105-112,共8页
为了获得使用条件下航空发动机低压涡轮轴的多参数载荷谱及联合概率分布,基于发动机的气动相似准则,采用多元非线性回归方法建立气动载荷模型,通过对转子及支撑结构的合理简化,采用结构力学理论建立机动载荷模型,结合服役发动机的飞行... 为了获得使用条件下航空发动机低压涡轮轴的多参数载荷谱及联合概率分布,基于发动机的气动相似准则,采用多元非线性回归方法建立气动载荷模型,通过对转子及支撑结构的合理简化,采用结构力学理论建立机动载荷模型,结合服役发动机的飞行测量参数,快速转换出低压涡轮轴的气动扭矩、气动轴向力和机动弯矩剖面。在此基础上,对载荷剖面进行峰谷检测和雨流计数,形成载荷的峰谷循环矩阵。为了考虑载荷之间的相关性,采用核密度法估计各种载荷变量的边缘概率分布,采用Copula函数构造低压涡轮轴载荷的联合概率分布函数,通过拟合优度检验确定了最优分布函数。结果表明:与统计数据结果相比,建立的联合概率分布函数具有较好的计算精度,可以满足工程应用需要。 展开更多
关键词 低压涡轮轴 气动载荷 机动载荷 COPULA函数 联合概率分布函数 航空发动机
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纤维增强复合材料低压涡轮轴强度分析设计 被引量:2
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作者 沙云东 杨德旭 +1 位作者 骆丽 赵奉同 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第12期57-60,共4页
研究连续纤维增强复合材料低压涡轮轴结构在扭转载荷作用下的静强度分析设计问题。以Ti-6-4/SC6为有限元模型结构材料,以复合材料层合板理论为基本力学理论基础,以蔡-吴强度失效准则为判定依据。对不同复合材料轴结构进行强度分析及失... 研究连续纤维增强复合材料低压涡轮轴结构在扭转载荷作用下的静强度分析设计问题。以Ti-6-4/SC6为有限元模型结构材料,以复合材料层合板理论为基本力学理论基础,以蔡-吴强度失效准则为判定依据。对不同复合材料轴结构进行强度分析及失效判定。以某型航空发动机低压涡轮轴为基础模型进行有限元建模。通过"复材轴"和"分段轴"两种复合材料轴结构模型对复合材料铺层、铺角对轴结构力学性能及强度影响规律进行研究。以"复材轴"模型结构研究±45°与+45°两种普遍铺层方案的优劣,在研究"复材轴"铺层方案的基础上,以±45°铺层方案研究"复材轴"和"分段轴"及传统钛合金轴静强度性能对比。最后从工程实际角度针对"分段轴"给出提高强度的两种措施。 展开更多
关键词 纤维增强金属基复合材料 低压涡轮轴 铺层方案 力学性能 强度设计
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航空发动机低压涡轮轴结构参数建模与分析
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作者 田大可 徐雪 +1 位作者 刘旭阳 张德志 《航空发动机》 2015年第5期49-52,共4页
为研究成熟核心机的衍生发展能力,基于流体力学原理及强度理论,提出了1种低压涡轮轴结构参数的建模方法。根据涡扇发动机基本原理,建立了风扇叶尖直径、风扇角速度和低压涡轮轴输出扭矩的数学模型,并根据扭转强度、破坏扭矩和扭转稳定... 为研究成熟核心机的衍生发展能力,基于流体力学原理及强度理论,提出了1种低压涡轮轴结构参数的建模方法。根据涡扇发动机基本原理,建立了风扇叶尖直径、风扇角速度和低压涡轮轴输出扭矩的数学模型,并根据扭转强度、破坏扭矩和扭转稳定性等强度理论,建立了1种低压涡轮轴结构参数的数学模型。运用该模型讨论了某型核心机的衍生发展能力,分析了涵道比、低压涡轮轴壁厚与其外径及质量间的影响规律。结果表明:当涵道比一定时,低压涡轮轴外径与壁厚成反比,质量与壁厚成正比;当壁厚一定时,低压涡轮轴外径和质量均与涵道比成正比。 展开更多
关键词 核心机 低压涡轮轴 涵道比 强度理论 建模 航空发动机
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GH4169低压涡轮轴深孔钻削试验研究 被引量:2
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作者 冯亚洲 丁云飞 +1 位作者 刘雁蜀 黄帅澎 《工具技术》 北大核心 2022年第6期30-33,共4页
低压涡轮轴是保证航空发动机稳定性的重要组件,其内孔加工质量直接影响航空发动机的性能。针对低压涡轮轴的结构与材料分析,结合深孔钻削的加工特点,制定了合理的加工工艺方案。通过对加工零件的理论分析和经验分析,选择合适的加工刀具... 低压涡轮轴是保证航空发动机稳定性的重要组件,其内孔加工质量直接影响航空发动机的性能。针对低压涡轮轴的结构与材料分析,结合深孔钻削的加工特点,制定了合理的加工工艺方案。通过对加工零件的理论分析和经验分析,选择合适的加工刀具进行深孔钻削试验,并确定了钻削参数组合为主轴转速n=170r/min,进给量f=0.06mm/r,切削液流量为Q=110L/min。使用该套工艺参数进行零件加工,经检测,加工内孔直径、表面粗糙度和孔直线度均满足产品加工要求。 展开更多
关键词 GH4169 低压涡轮轴 BTA深孔加工 钻削试验
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纤维增强复合材料涡轮轴失效模式分析方法验证
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作者 沙云东 黄靖轩 骆丽 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期33-37,43,共6页
针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏... 针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏轴之间的关系应力的转化,将危险单元各个方向的宏观应力响应计算结果转化到细观力学RVE模型上,即为细观力学RVE模型受载情况;建立细观力学代表性体积元(RVE)模型,通过编程模拟实现模型的周期性边界条件,模拟复合材料轴结构损伤演化情况,并计算纤维增强复合材料应力响应,确定失效包线,结合损伤演化过程判别轴结构危险位置失效模式。开展复合材料失效模式验证试验,通过声发射及扫描电镜技术,实现对失效过程中不同失效模式的判别。将模拟仿真计算结果与试验结果对比分析,验证连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析方法的有效性。 展开更多
关键词 金属基复合材料 低压涡轮轴结构 失效模式分析方法 试验验证
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纤维增强复合材料涡轮轴结构静强度计算与分析 被引量:8
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作者 沙云东 赵瑞霖 +1 位作者 贾秋月 骆丽 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第4期197-201,共5页
基于适用于纤维增强复合材料的细观力学代表体积元(RVE)法和材料强度失效参数计算公式,计算体积分数为40%的SCS-ULTRA纤维增强TC17基复合材料的力学性能参数和强度失效参数,建立以实际某型号发动机低压涡轮轴为背景,并用SCS-ULTRA纤维增... 基于适用于纤维增强复合材料的细观力学代表体积元(RVE)法和材料强度失效参数计算公式,计算体积分数为40%的SCS-ULTRA纤维增强TC17基复合材料的力学性能参数和强度失效参数,建立以实际某型号发动机低压涡轮轴为背景,并用SCS-ULTRA纤维增强TC17基复合材料代替原有高温合金材料,应用复合材料宏观强度准则中的蔡—吴张量失效准则,对其进行静强度计算与失效判定,总结作为衡量趋近失效程度的蔡—吴强度指数随轴结构复合材料铺层数的变化规律,同时对铺层总数为27层的轴结构进行给定载荷下的强度计算,得出轴结构内部每一铺层的强度指数及铺层强度指数随铺层位置、45°铺角不同的变化规律,并预测在极限载荷下轴结构铺层首先出现失效的情况。 展开更多
关键词 连续纤维增强钛基复合材料 低压涡轮轴 代表性体积元 静强度
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复合材料轴结构力学性能预测及铺层方案设计 被引量:11
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作者 沙云东 骆丽 +2 位作者 贾秋月 赵奉同 栾孝驰 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期251-256,300,共7页
针对连续纤维增强金属基复合材料轴结构力学性能预测问题,考虑纤维呈四边形和六角形两种周期性排列方式,基于细观力学有限元方法,建立六种代表体积元(RVE)模型,计算该材料的宏观力学性能参数,并与已有的三种细观力学模型计算结果进行对... 针对连续纤维增强金属基复合材料轴结构力学性能预测问题,考虑纤维呈四边形和六角形两种周期性排列方式,基于细观力学有限元方法,建立六种代表体积元(RVE)模型,计算该材料的宏观力学性能参数,并与已有的三种细观力学模型计算结果进行对比分析。在此基础上,以低压涡轮轴为研究对象,将选定的RVE模型预测所得的宏观力学性能参数应用于该纤维增强复合材料轴结构的铺层方案设计中,利用数值模拟方法计算该轴结构在给定弯矩、扭矩作用下的变形量和应力,并分析铺层角度、厚度及铺层顺序对轴结构抗弯、抗扭性能的影响规律。研究发现纤维按某种特定的铺层角度组合铺设,可有效提高轴结构的抗弯、抗扭性能,通过计算分析提出了铺层设计方案。 展开更多
关键词 连续纤维增强金属基复合材料 细观力学模型 低压涡轮轴 力学性能 铺层方案
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