基于流固耦合的航空导叶作动筒振动特性分析

针对航空发动机高压压气机导叶作动筒在剧烈振动工作环境中的易损问题,确定导叶作动筒在振动过程中的固有频率与相关振型,获取关键结构件在标准功率谱下的动态响应,通过有限元法建立了考虑流固耦合的非线性模态分析仿真模型。通过单一变量法利用仿真模型研究接触刚度、活塞位于不同行程位置对相关固有频率与振型的影响机制,发现关键接触位置的接触刚度因子取0.8能保证仿真准确度并满足接触刚度,工作过程中活塞在行程上的位置发生变化,对第二、三阶的固有频率影响较大。完成共振检查试验,实测固有频率与仿真结果对应良好,验证了有限元分析模型的准确性。基于模态结果,根据航空标准建立随机振动仿真模型,得到关键结构件在3σ下的应力及变形响应,为导叶作动筒结构优化设计提供依据。

荒管端部壁厚增厚补偿控制策略及补偿机制

针对无缝钢管张力减径头尾增厚缺陷,基于管端壁厚补偿方案与头尾削尖技术,预设计削尖荒管的削尖参数,借助ABAQUS有限元软件建立了张力减径全过程仿真模型并通过现场试验验证其准确性。通过单一控制变量法研究不同削尖量、削尖长度等参量对张减头尾增厚缺陷所造成的管端切损长度的影响及壁厚补偿规律,通过补偿效果不同,建立“全补偿区”、“过补偿区”和“不合理区”等评判依据。考虑无缝钢管生产工艺长流程、多工序的特点及钢管尺寸在不同工序、道次、工具下的遗传特性,提出连轧-张减多工序联合控制的削尖荒管补偿控制策略,给出削尖荒管削尖参数的设计准则,并基于模拟壁厚数据推导得出削尖量有效取值范围预测模型。建立削尖荒管在张力减径咬钢-稳定轧制-抛钢全过程的头尾削尖补偿控制模型,对比分析补偿前后无缝钢管截面形状及尺寸精度,结果表明削尖荒管补偿控制策略具有显著的缺陷抑制效果。将削尖荒管补偿控制策略拓展应用于3种不同规格、不同延伸系数的钢管张减过程,验证了头尾削尖补偿控制方法的适用性,以减少60%的管端切损长度为衡量标准,各规格张减产品的削尖量均存在某个有效取值范围。对于提高无缝钢管产品质量稳定性及成材率具有一定指导意义和行业实用价值。