民用发动机附件风扇叶轮疲劳寿命数值分析

叶轮疲劳寿命是影响风扇寿命的关键因素，鉴于风扇叶轮低循环疲劳试验周期长、成本高，在叶轮结构前期设计时，对某型叶轮低循环疲劳寿命进行数值分析，根据仿真分析结果初步预估叶轮寿命，给后期的叶轮疲劳寿命试验提供一定参考依据。仿真主要通过对风扇流场、叶轮强度、疲劳及叶轮模态进行分析，得出风扇流场和结构气动载荷下分布云图、叶轮离心、气动、离心气动耦合载荷下应力云图及叶轮前六阶模态云图。结果表明：离心叶轮工作时受到主要载荷为高速旋转时离心载荷，气动载荷对叶轮结构的影响相对较小；在离心气动载荷耦合的情况下，叶轮在19 955 r/min工作转速下的vonMises等效应力及最大应力为21.25 MPa，远小于叶轮结构材料2A70 T6屈服强度204 MPa和疲劳强度102.6 MPa，评估出叶轮结构在整个寿命期内不会发生屈服失效、疲劳失效，能够满足60 000次低周循环疲劳寿命的要求。在静态分析基础上探讨了不同转速下叶轮的动态特性，并绘制叶轮模态特性随转速变化的Campbell图，给出共振风险点，为后续综合考虑动态、静态特性对叶轮疲劳寿命影响奠定基础。