基于有限元方法的航空发动机轴承座动强度设计方法研究

为提高轴承座动强度设计效率,降低研制成本,通过试验测试及数值模拟的方法,研究了某型航空发动机轴承座动强度的评估方法。研究发现,有限元方法计算获得的温度载荷与试验结果基本一致,动强度分析所用温度仿真结果可行;采用周期性交变载荷离散化的方法模拟轴承座承受转子振动应力方法可行。该方法实现了非试验条件下的发动机轴承座动强度设计评估,更好地保证了轴承座工作可靠性,并经工程验证可行。

GH536带孔平板试样蠕变分析

采用有限元方法对GH536带孔平板试样的蠕变响应进行了数值模拟,以圆孔半径为尺寸参数,研究了不同圆孔半径试样的蠕变应力、蠕变应变分布及其随时间的变化。计算结果表明:圆孔半径对应力分布影响显著,圆孔半径越小,最大等效应力越大,最大等效应力随时间的松弛越明显,蠕变引起的应力重新分布越明显;对含局部应力集中部位结构进行持久强度储备和寿命分析时,必须考虑局部应力分布特性的影响。

FGH96合金轮盘超速预过载对材料性能的影响

对FGH96粉末高温合金轮盘在室温120%超速预过载作用后的盘体进行取样,在550℃高温条件下测试了材料的拉伸性能和低周疲劳性能。测试结果表明:经过超速预过载作用后,FGH96粉末高温合金材料出现了应变强化现象,550℃拉伸屈服强度提高,低周疲劳寿命提升,高倍组织无明显变化,低周疲劳破坏模式无变化。FGH96粉末高温合金轮盘超速预过载过程对盘体材料的强化现象,对于提升轮盘低周疲劳寿命具有积极的意义。

风扇叶片冰撞仿真方法与试验

采用光滑粒子流体动力学法和拉格朗日法对冰撞过程进行仿真分析,开展了冰雹撞击钢板、撞击钛合金薄板、撞击非旋转态真实风扇叶片的打靶试验验证。结果表明:采用的考虑压缩强度与应变率相关的冰雹本构模型和SPH法能够很好的描述冰雹撞击过程,仿真结果与打靶试验结果吻合良好。基于该本构模型和算法,对某发动机在爬升状态下吞入直径1.1 cm的冰雹情况进行仿真,揭示了叶片不同部位冰撞后的变形情况,发现撞击叶尖部位带来的塑性应变最大。开展整机吞冰试验,试验获得的冰雹撞击部位的叶片变形长度与仿真结果误差小于10%。改进了叶片前缘半径和最大厚度分布,提升了叶片的抗冰撞能力,为风扇叶片抗冰撞改进设计积累了良好的设计经验。

航空发动机数字工程初步研究与发展思考

新时代中国社会经济和工业体系的高质量发展,对航空发动机的研制提出更高要求,迫切需要借助数字工程系统化提升产品敏捷研发能力、夯实自主研制基础和提高客户满意度。本文分析了国外数字工程实施现状和发展趋势,结合中国航空发动机行业数字化建设基础,提出了航空发动机数字工程总体技术框架,初步定义了数字工程在航空发动机全生命周期内的应用场景,对航空发动机数字工程建设的关键技术进行了初步识别和分析。在建设实施层面提出了逐步推行先导试点项目、构建数字化生态和文化、统筹算力支撑、加强仿真采信等发展建议。