轮辐框架式结构机匣的有限元强度计算方法

本文阐述在航空发动机上使用的轮辐框架式承力机匣,在受各种复杂载荷作用下的有限元强度计算方法。讨论了机匣力学模型的简化和建立有限元模型的三种方法,并对某发动机的扩散机匣做了强度计算,计算结果与试验结果基本相符。     

基于轮廓搜索的机匣铣削毛坯模型自动构建方法

针对发动机机匣零件铣削毛坯模型构建中,表面凸台回转轮廓获取困难,凸台轮廓之间以及凸台轮廓与回转体轮廓之间组合难处理,毛坯构建效率低且余量分布不均的问题,提出了基于轮廓搜索的机匣铣削毛坯模型自动构建方法。用离散的方法得到复杂形状凸台特征的回转轮廓,将凸台特征与回转体特征的回转轮廓旋转投影到草图平面,结合加工余量、车削刀具尺寸等工艺信息进行毛坯轮廓搜索,进而得到余量分布均匀且符合工艺要求的铣削毛坯。该方法对机匣回转体与表面凸台进行统一轮廓搜索,并充分考虑加工工艺,能处理具有复杂表面凸台的机匣零件,效率高、通用性好;所得毛坯余量分布均匀,减小铣削材料去除量,有助于提高铣削加工效率。     

尾翼搭载固体火箭发动机壳体数值仿真及试验研究

针对导弹尾翼搭载于固体火箭发动机壳体上这一特殊结构,建立3D有限元模型,进行内压与外载荷联合强度仿真计算,用于指导尾翼接头附近的壳体局部结构设计。并开展了相同载荷下尾翼搭载发动机壳体结构的静力试验,通过仿真计算及静力试验结果的对比,表明仿真计算可以指导尾翼搭载发动机壳体的结构设计,且仿真计算结果与静力试验结果偏差为8.4%。     

导弹模型水下发射动响应测试研究

本文考虑导弹水下发射的力学环境条件，给出了导弹模型水下点火动响应测试试验原理与实现方法。并基于某导弹比模型进行了实际测试，取得了导弹模型水下发射时发动机推力以及相应的结构壳体应变量等参数。结果对一类潜射导弹结构强度总体设计有指导意义。     

固体火箭发动机动力相似模型缩比准则

本文根据相似理论,用量纲分析法推导出固体火箭发动机动力相似模型缩比准则,以药柱和壳体缩比模型为例进行了有限元计算,结果表明,本文推导出的缩比模型准则完全适用于药柱和壳体结构,由梁模型推导出的缩比关系只适用于药柱,不适用于壳体。     

某型航空发动机高压涡轮叶尖间隙数值分析

为提高现代航空发动机的性能和可靠性，国内外许多研究机构都先后开展了叶尖间隙控制技术方面的研究，而进行叶尖间隙的数值分析是其中的重要内容之一。本文采用有限元数值分析法，结合某型发动机高压涡轮，分析了叶片、轮盘和机匣的热－结构耦合变形及涡轮叶尖间隙的变化规律，得到了较为合理的计算结果。计算分析表明：在发动机快速加、减速的情况下，叶尖间隙的变化较大；涡轮叶片的热响应最快，涡轮盘的热响应最慢；发动机在采用了控制机匣温度的方法后，叶尖间隙得到了有效的控制。     

基于几何设计法的航空发动机内外机匣减振控制新方法

航空发动机在运行过程中，由于其结构的复杂性和外部气流的不稳定性，不可避免地会产生大量的振动问题。针对航空发动机整机振动问题，首先根据航空发动机的实际结构并结合经验总结，建立了一种通用的转子-支承-机匣振动传递动力学模型，并从航空发动机内外机匣减振控制问题出发，利用一种新型的控制算法（几何设计法），在有限频域内来设计减振控制器，在传感器和执行机构受限的情况下，尝试对多个输出量（即航空发动机的内机匣和外机匣）进行减振控制，并与经典控制理论法比例、微分、积分（Proportional integral derivative,PID）设计的减振控制器进行减振效果对比，最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型并进行仿真验证。结果表明，几何设计法在有限频域内可以直观地获得最优控制器的存在性、唯一性、最优性，对于主控对象的减振控制最优可高达25 dB，相较于传统控制方法形成明显优势。     

安装条件对后支承机匣系统动态特性的影响

本文采用机械阻抗测试方法,试验分析了某发动机的后支承安装条件,即螺栓拧紧力矩及配合间隙对支承机匣系统共振频率及位移导纳值的影响。试验结果表明,安装条件的影响局限在一定范围内。故在规范范围内,改变安装条件,可在一定程度上调整发动机的振动。     

模型机匣的包容性试验和数值模拟

为了解叶片断开撞击机匣的过程,研究航空发动机机匣包容性设计方法,在旋转试验器上进行了不同模型机匣的包容性试验,得到了叶片断开甩出时的转速、断叶撞击机匣的应变响应和断叶撞击机匣过程的高速摄影照片。试验结果表明:断叶与机匣碰撞两次,机匣破坏发生在第2次撞击,机匣的失效模式为剪切和拉伸失效。采用基于冲击动力学理论的有限元数值分析方法模拟了试验过程,反映了撞击过程中断叶的能量变化历程,较好地模拟了试验结果。     

航空发动机机匣的强度振动分析与评估

针对某高涵道比涡扇发动机高压压气机机匣的设计需求,采用有限元方法,从静力学角度出发,根据温度载荷和气动载荷求解机匣的温度场和压力场分布,分析机匣的应力和变形分布,以及椭圆度;从动力学角度出发,根据机匣的固有频率,结合各级转子叶片数目及工作转速,分析机匣的共振频率,从以上两方面对机匣强度振动特性进行计算分析与评估。研究结果表明:在温度场载荷和气动载荷作用下,机匣具有足够的强度储备系数;机匣共振的安全裕度满足动力学设计要求。     

密实织物伞形状和应力计算研究

建立了充满稳定状态下密实织物伞形状和应力计算的理论模型。将充满的伞看成柔软的壳体，用力学原理建立伞绳（伞衣上径向加强带）和伞衣幅中线的力平衡方程。伞绳和伞衣处理成非线性弹性构件。考虑伞衣中线上的子午向应力，得到了一个双轴应力模型。结合伞充满状态下几何大变形的几何关系式，得到一组含６个微分方程的非线性微分方程组。从伞顶孔开始，利用伞顶处的边界条件，离散积分至伞底，校对伞底处的另一边界条件，如不满足再从伞顶开始进行迭代，直至满足伞底边处的边界条件。由此编成进行非线性迭代数值求解程序ＣＳＬＡＰ。选用一具典型的平面圆形伞进行了验证，结果很好     

基于工作应力仿真分析的某型航空发动机燃-滑油热交换器安装改进思路

为找到航空发动机燃-滑油热交换器焊缝裂纹产生的主要原因,对燃-滑油热交换器进行了稳态工作应力仿真分析,提出一种新的安装思路,并对在新的安装方式燃-滑油热交换器进行了整体和失效部位的工作应力仿真分析。结果表明,新安装方式可以有效改善发动机工作时热交换器的工作应力分布和降低峰值,为降低热交换器工作应力和预防焊缝裂纹找到了有...     

非定常燃气舵绕流场的数值分析

以推力矢量发动机的燃气舵为研究对象,采用三维、粘性、湍流流动模型和数值分析的接触网格技术,在定常流动计算的基础上,对包含舵基、舵片和发动机壳体的区域进行详细数值分析。计算了舵片转动时的非定常流动。给出舵片受到的力和力矩随时间的变化曲线,得出了有益的结论。该文所用方法对于燃气舵的气动设计、辅助发动机点火试验具有指导意义。     

一种地下壳体结构内力和变形的简化计算

对锚喷与金属支架联合支护结构的内力和变形 ,本文根据壳体理论提出了一种简化力学模型 ,建立起它的微分方程并推导出简化计算公式。同时 ,结合工程实例对这种联合支护结构的内力和变形特点进行了分析 ,讨论了它的危险截面位置和强度设计的控制因素 ,为其结构设计提供理论基础     

高强度螺栓应力腐蚀断裂过程的建模与仿真

为研究某产品轴承基座高强度联结螺栓使用中发生的延迟断裂失效问题,应用断裂力学的理论和方法建立了相关的数学模型,以描述和推测其断裂失效的真正原因,并在此模型的基础上应用Matlab/Simulink软件进行了仿真.仿真结果表明:控制螺栓内部的残余内应力和螺栓的初始裂纹长度对于提高螺栓抗应力腐蚀能力有非常重要的影响,但螺栓内部的残余内应力对于应力腐蚀裂纹扩展寿命的影响更为显著.     

B样条加权残数法分析简支扁球壳强度问题

本文针对简支扁球壳的简化方程,采用三次B样条和五次B样条函数作为基函数,分别利用内部配点权残法、最小二乘配点法及伽辽金配点法三种方法求解。结果表明,简化方程可靠,权残法计算简便有效。     

带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应

采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。     

断裂力学在推进剂贮箱安全评定中的应用

介绍了断裂力学在火箭推进剂贮箱安全评定中的应用。首先对贮箱进行了应力分析。然后,通过对贮箱结构的合理简化,将线弹簧模型应用到其中未穿透裂纹应力强度因子的求解。最后,介绍了一种断裂韧性的测试方法。数值和试验结果表明,方法是简便可靠的。     

铝合金点蚀对应力集中系数影响的分析

采用有限单元法建立铝合金点蚀三维圆锥体模型,对拉伸载荷下不同径深比和深度的点蚀应力场进行分析,得到点蚀有效应力集中系数巧：并在定性分析点蚀群蟛影响因素的基础上,采用分区随机数定位分布的方法,引入点蚀系数定量分析点蚀群巧。最后采用回归方法分析得到点蚀径深比、深度和点蚀系数与巧的经验公式。     

小孔法测量非均匀残余应力的数据处理与误差分析

讨论了逐层钻孔法测量非均匀残余应力的释放应变处理和测量误差对残余应力计算精度的影响。利用转换应力、转换应变,可方便地计算残余应力值。受小孔法本身缺陷的限制,计算所得残余应力误差随孔深增加而加大,测量深度约为应变片平均半径的一半。