枞树形榫结构参数对应力的影响

航空发动机枞树形榫结构在工作时的应力状态较复杂,容易发生疲劳破坏。本文通过有限元分析研究拉削角、楔形角、接触长度对榫结构应力的影响,为榫结构的设计和优化提供参考。根据四齿枞树形榫结构的几何特点,提取典型设计参数建立枞树形榫结构的参数化模型;考虑榫结构在实际工作中的受载形式及温度的影响,采用三维接触分析方法建立枞树榫结构热-力耦合分析流程;通过调整拉削角、楔形角和接触线长度的取值,计算榫齿接触区域应力分布情况,得到各设计参量对结构应力的影响规律。结果表明:拉削角增大会导致榫槽局部应力集中加剧以及榫头两侧榫齿应力差值增大,楔形角增大会导致榫头榫槽承担的应力载荷增加,接触长度增大会导致接触应力减小;航空发动机枞树形榫结构在设计时,拉削角在20°以下,楔形角18°、20°为宜,接触长度应适当增大。

发动机榫头榫槽接触应力的有限元分析

榫头-榫槽结构是航空发动机中涡轮叶片和涡轮盘的主要连接部位,对其接触应力进行精确的有限元计算显得极为重要。采用ANSYS有限元计算软件,通过输入发动机服役状态下榫头-榫槽结构的力学与温度边界条件,得到了其接触应力的应力场分布,为叶片与涡轮盘的可靠性分析与设计优化提供参考。