基于ANSYS的涡轮榫接结构优化设计

以典型的三齿枞树型榫接结构为对象,建立了航空发动机涡轮榫接结构优化设计方法。基于ANSYS优化平台及参数化建模技术,合理选取优化设计变量,以榫接结构总质量最小为优化目标,以榫接结构关键应力为约束,建立了涡轮榫接结构优化设计的数学模型。以某型航空发动机涡轮榫接结构设计方案为设计条件,进行了涡轮榫接结构优化设计分析。结果表明,在满足所有几何约束和强度要求的条件下,优化后的涡轮榫接结构总质量较优化前减少了10.96%,说明涡轮榫接结构优化设计方法的合理性。

某型燃气轮机枞树形榫接结构多齿形参数优化分析

在某型燃气轮机改型设计中发现,涡轮采用的3齿枞树形榫接结构应力集中严重,为避免榫齿出现裂纹、榫头断裂等故障,并降低峰值应力,延长使用寿命,对其形状进行优化设计。分析发现,相同的齿形参数无法获得满意的优化结果,因此,对每对榫齿采用不同的齿形参数进行2维参数化建模。通过试验设计方法,选取对最大当量应力影响较大的参数作为设计变量并进行优化。在满足约束的条件下,获得优化设计结果。结果表明:优化使最大当量应力降低19.93%,各齿应力分布更加均匀。该设计方法确实能提升榫接结构的优化潜力,对其设计与优化具有一定参考价值。

基于榫接结构的微米级长薄片刨花包装容器结构设计

我国的木材供求矛盾十分突出,利用"次、小、薪"材及木材加工剩余物来生产制备木质纤维环保包装材料具有现实意义。本文红酒包装容器采用福建杉木(密度0.396 g/cm^3)为原料,采用木材微米加工技术制备长薄片刨花板,以榫接结构为链接结构,镂空结构传递中国文化元素,设计了新型环保红酒包装容器。

圆弧齿榫接结构应力的数值计算与分析

对两圆柱体接触问题和平面接触问题进行分析,探讨了接触区应力的收敛性.对某枞树形圆弧齿榫接结构的接触区应力进行了数值计算和分析.利用有限元软件ANSYS进行了接触分析,对比了梯形齿和圆弧齿榫接结构的应力结果,并采用光弹实验进行了验证.研究结果认为,与梯形齿榫接结构相比,圆弧齿榫接结构使接触应力、第三主应力和等效应力等降低.在此基础上,对圆弧齿榫接结构进行了优化分析,通过优化进一步降低了榫接结构的应力水平.

航空发动机初步设计阶段榫接结构前置判别方法

为适应自约束参数化建模方法所导致的非正交参数取值范围,提出了将传统正交设计空间的抽样点映射到非正交空间的映射方法。构建了基于机器学习逻辑回归的可行域边界识别方法,对样本空间响应是否满足相关准则进行判断。将此方法应用于某高压涡轮二齿和三齿榫接结构,发现某发动机初步设计方案会导致在详细设计阶段无法获得满足设计要求的榫接结构,需将榫接结构参数前置至初步设计阶段,与上级参数共同设计,防止其在详细设计阶段成为设计难点。通过边界识别方法发现,转速降低为15 575 r/min或轮盘外径降低为303 mm时可以设计出二齿榫接结构;转速降低为15 584 r/min或轮盘外径降低为301 mm时可以设计出三齿榫接结构。该方法可以作为发动机初步设计阶段各学科之间的一个迭代反馈信息,在发动机其他细节结构设计上具有推广性。

涡轮转子榫结构单侧偏差对应力影响的分析

针对易发生故障的涡轮叶片-盘榫连接结构,构建了单侧接触面发生偏差的榫头、榫槽二维几何模型,通过有限元数值模拟,考察了不同单侧接触面偏差值的榫结构在工作状态下的非对称应力计算结果。对比不同算例显示,单侧榫齿型偏差会引起榫接触面不均载的发生,单侧榫齿接触面发生偏差0.01 mm时,应力峰值与理论齿型的设计状态相当,当偏差继续增大,应力峰值明显增大;且榫头喉部单侧应力集中加剧。研究工作得到了榫接结构齿形存在偏差时的应力分析结果,这对榫接结构榫齿工作面齿形公差设计有重要的指导意义。

灌区U形混凝土衬砌渠道冻胀分析及结构优化

北方地区常年受干湿和冻融交替循环的影响,渠道衬砌的冻胀破坏普遍存在。文章通过对灌区U形渠道冻胀变形规律进行监测分析,提出装配式U形三拼榫接混凝土衬砌渠道结构,该结构不仅能够保证渠道衬砌体的整体性,提高渠道的抗冻胀和抗渗能力,降低后期的维护成本,而且能较传统整体式U形渠道减少混凝土用量约15%,每3.5m渠道长度可节省30m元工程成本,具有良好的经济性;在方便运输的同时,还不易发生断裂,同时,施工安装方便,施工效率可得到有效提升。