航空发动机静强度设计中的保护准则探讨

提出航空发动机结构静强度设计中的保护准则,通过准则的实施在设计中考虑以零件某种损失较小的模式失效来避免损失更大的破坏,从设计源头提高发动机的安全性和经济性。结合实例对保护准则的必要性进行了讨论,给出保护件、被保护件、保护环节的定义。重点研究防止轮盘沿子午面爆裂的保护件及保护环节形式,提出基于最优化设计方法的保护环节设计数学模型及设计步骤。给出传动轴、叶片、挡板等三个保护件设计的实例,理论分析和试验结果表明,提出的准则和设计方法是有效的。

一种有效的网格自适应方法

针对网格自适应方法中的移动网格变形法进行了研究,该方法通过采用最小二乘有限元法求解div-curl方程组,使雅可比行列式值等于给定的监测函数值,以改变网格节点的位置,从而获得期望的网格边界及大小分布。文末给出的4个二维和三维问题的算例表明,本文方法是非常有效的。

整体叶轮应力分析的一种有效方法

整体轴流叶轮、离心叶轮等是中小型航空发动机中的关键部件，其设计正朝着转速更高、重量更轻的方向发展。随着轮体重量的减轻，叶片与轮盘之间的耦合越来越紧，相互影响和作用也越来越大。这类结构的强度问题更为突出，对强度分析的要求也越来越高。为此本文提出采用壳单元与环单元耦合的方法对整体叶轮进行分析。由于此方法考虑了叶片与轮体之间的耦合关系，同时对叶片采用壳单元进行逼真模拟，对于轮体采用轴对称环单元（２Ｄ）或半解析环单元（Ｑ３Ｄ）进行模拟，因而具有良好的精度及省时性。

整体离心叶轮的形状优化设计

本文对离心叶轮的形状优化设计过程进行了研究。提出了整体叶轮结构分析的一种有效的方法 ,探讨了其优化数学模型的建立方法 ,包括设计变量的选择、目标函数的确定及约束条件的选取。并对某压气机离心叶轮进行了优化 ,有效地减轻了叶轮的重量 。

航空薄辐齿轮辐板的抗疲劳设计

对航空薄辐齿轮辐板抗疲劳设计方法进行了探讨。给出了薄辐齿轮辐板应力谱的确定、有限元应力分析及疲劳寿命估算过程中的有关处理方法。分析结果与试验结果的对比表明 。

直升机传动系统健康管理技术

初步开发了用于直升机传动系统的健康管理系统THM,介绍了该系统所采用的技术,包括系统的总体概貌及总体构架,损伤预测步骤及方法。对该系统的改进方案进行了研究。THM系统已在我国某直升机传动系统上得到应用和验证,为该传动系统顺利通过试飞考核发挥了重要作用。

基于CAD模型的齿轮辐板优化设计

对一种基于二维CAD模型的齿轮辐板优化设计方法进行了研究。探讨了其优化数学模型的建立方法,包括设计变量的选择、目标函数的确定及约束条件的选取。讨论了模型的数据结构及有关参数的计算,开发了齿轮辐板优化设计通用计算程序。并对某直升机减速器中的一薄辐齿轮辐板进行了优化,有效地减轻了齿轮的重量,取得了良好的效果。

涡轴发动机健康管理技术研究

基于涡轴发动机的健康管理技术,开发了用于台架试验和试飞阶段的涡轴发动机的健康管理(Engine Health Management,EHM)系统,介绍了该系统所采用的若干技术,包括总体概貌及软件系统的总体构架,监视参数的统计方法,提出了系统的改进方案,并讨论了涡轮叶片寿命预测方法及损伤预测步骤。该系统已在中国首款自行研制的涡轴发动机的台架试验和试飞中得到应用和验证,对类似系统的开发具有一定的参考和借鉴作用。

薄辐齿轮的固有频率及灵敏度分析

本文采用有限元方法及高阶摄动方法,对三种具有不同辐板形式的薄辐齿轮的固有频率及灵敏度进行了计算,并对结果进行了分析。

航空发动机离心叶轮的多学科设计优化

对一种用于离心叶轮多学科设计优化的方法进行研究,学科涉及气动、结构、强度。建立离心叶轮多学科设计优化数学模型,开发多学科设计优化软件。采用此法对某航空发动机离心叶轮进行多学科设计优化,有效降低了叶片和轮盘的最高应力,减轻了重量。

高速盘形齿轮的动力分析

本文介绍了一种高速盘形齿轮动力分析的方法。该方法采用离散变量法求解圆板微分方程。首先求出齿轮的离心内力,然后对受离心力作用的齿轮的动频及稳态响应进行计算和分析。

计算旋转壳振动的一种半解析方法

从锥壳理论出发,导出计算旋转壳自由振动的一阶微分方程组,采用离散变量法进行求解。对于经线出现尖角及具有分支结构的情况,介绍了相应的处理方法。

整体叶轮的一体化保形设计研究

提出了整体叶轮一体化保形设计的方法。介绍了气动—结构—强度跨学科迭代分析的基本过程，对气动分析及一种３维叶片—２维轮体有限元的耦合分析方法进行了讨论，给出了算例。

旋转厚壳的自由振动计算

由板壳理论及Ｍｉｎｄｌｉｎ假设，导出了旋转厚壳的一阶基本微分方程组。求解时采用了子结构离散变量法。文末给出了算例。

航空发动机涡轮叶片的多学科设计优化

叙及了多学科设计优化技术在航空发动机涡轮叶片设计中的应用研究,对涡轮叶片多学科设计优化方法进行设计的具体实施过程进行了介绍,讨论了结构、气动、传热、强度、振动和寿命以及优化算法等跨学科之间进行耦合优化设计的理论和方法。文末给出了一计算实例。

整体离心叶轮叶片的振动可靠性分析

述及了整体离心叶轮的结构及其故障模式特点,在强迫振动放大系数模型的基础上提出了离心叶轮叶片的振动可靠性分析方法,结合固有频率灵敏度分析的叶片共振相干分析,通过厚度控制来调整整体叶轮叶片的固有频率,控制强迫振动放大系数使之避开危险性共振或强迫振动,给出了一实际算例,算例及试车试验表明本文方法是有效的。

ZL114A铝合金疲劳性能研究及断口分析

用四点弯曲试验法测定机匣材料ZL114A铝合金的疲劳强度,通过光学显微镜和扫描电镜对疲劳断口形貌的观察以及对断口的成分分析,研究了疲劳裂纹的形核和扩展特征。结果表明,在2×106循环次数下,ZL11A铝合金的疲劳强度为(150±73)MPa;样品断口具有典型的疲劳断口特征,断口处Si含量偏高,疲劳裂纹在共晶Si与基体界面处形核并沿此界面扩展。

航空发动机静不定转子支撑载荷的有限元分析

应用平面应力单元和傅立叶环单元耦合的有限元法对航空发动机静不定转子支撑惯性载荷进行计算,解决了传统的材料力学方法求解静不定转子支撑惯性载荷时的两个缺陷,即当支座和轴承的耦合刚度不可忽略时,很难建立正确的变形协调条件以及当转子不存在明显的轴的特征时,采用梁的弯曲理论将导致较大的误差,同时,该方法将复杂的三维问题转化为二维问题,计算工作量小,速度快,精度及效率高.

离心叶轮叶片裂纹产生原因分析

某发动机离心叶轮叶片的排气边多处出现裂纹,通过理化检验和定量分析对裂纹产生原因进行了分析,并估算了叶片的裂纹扩展寿命及其占总寿命的百分比。结果表明:该裂纹为高低周复合疲劳裂纹,叶片在异常振动等大应力作用下产生了疲劳开裂。

一类冷却导向叶片的多学科设计优化

提出含冲击、孔排及尾缘劈缝气膜、扰流柱复合冷却方式的燃气涡轮导向叶片多学科设计优化的一种方法.介绍了研究对象的结构特点、换热系数计算方法并给出了部分计算公式.建立了一种一类冷却导向叶片的多学科设计优化模型,以某燃气涡轮导向叶片为例,进行了多学科设计优化,获得了较好的效果.