渦輪連接單元異型孔應(yīng)力場分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、高壓渦輪轉(zhuǎn)子組件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，組件包括渦輪盤前軸、封嚴(yán)篦齒盤及高壓渦輪盤。高壓渦輪盤是轉(zhuǎn)子組件的主要承力部件，并通過過盈嵌入式安裝邊-螺栓結(jié)構(gòu)與其它部件連接。渦輪盤安裝邊螺栓孔常由于應(yīng)力集中而成為輪盤的失效多發(fā)部位。本文研究渦輪組件連接單元的復(fù)雜載荷作用對(duì)螺栓孔應(yīng)力水平的影響，并采用異型螺栓孔結(jié)構(gòu)以降低孔邊應(yīng)力集中。論文對(duì)渦輪結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)、安裝邊細(xì)節(jié)尺寸、異型孔輪廓尺寸進(jìn)行了全面分析，并對(duì)異型孔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成工作如下：

2、
　　(1)通過研究發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪離心載荷、軸向載荷、配合面載荷(包括裝配載荷和傳扭載荷)對(duì)渦輪盤安裝邊螺栓孔應(yīng)力水平的影響，比較了圓形螺栓孔與異型螺栓孔應(yīng)力水平差異，為建立合理的高壓渦輪盤螺栓異型孔優(yōu)化模型提供了理論依據(jù)。
　　(2)通過研究圓孔及異型孔倒角參數(shù)，以及安裝邊厚度對(duì)渦輪盤安裝邊螺栓孔應(yīng)力水平的影響證明，在滿足零部件裝配要求的前提下，尺寸較小的倒角以及恰當(dāng)?shù)陌惭b邊厚度，可一定程度上改善異型螺栓孔邊應(yīng)力水平。

3、　　(3)對(duì)渦輪盤安裝邊及封嚴(yán)盤異型螺栓孔輪廓進(jìn)行了優(yōu)化，得到了合理的異型孔輪廓參數(shù)；優(yōu)化結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的異型孔能夠顯著降低孔邊的最大應(yīng)力值，緩解孔邊的應(yīng)力集中。
　　(4)采用蒙特卡洛隨機(jī)取樣及有限元方法，系統(tǒng)分析異型螺栓孔各參數(shù)與孔邊主應(yīng)力水平的相關(guān)關(guān)系。通過非線性數(shù)據(jù)擬合，建立了兩變量異型孔設(shè)計(jì)參數(shù)與孔邊應(yīng)力的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為確定雙變量異型孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)取值區(qū)間提供了依據(jù)。
　　(5)通過對(duì)異型孔及圓孔結(jié)構(gòu)的高溫疲勞對(duì)