航空燃气涡轮发动机叶片疲劳分析

摘要

燃气涡轮发动机作为一种高效的动力机械，在航空领域应用广泛。航空燃气涡轮发动机的一个非常重要的部件就是叶片，因其受到高温燃气的高速冲击，工作环境相当恶劣，常常由于整体刚度、振动、强度等问题出现断裂。涡轮叶片一旦损坏，将造成严重事故，轻则燃气轮机停机，重则机毁人亡，所以，对其进行疲劳分析是十分必要的。
　　本文首先回顾了国内外学者在涡轮叶片疲劳分析中所得的研究成果，介绍了涡轮转子叶片工作环境及疲劳分析的方法，并在其基础上用Pro/E软件做出涡轮叶片模型，应用ANSYS软件对该模型进行静力分析，分别计算其离心应力、热应力及合成应力，并得到了叶片各方向的最大变形和最大当量应力。
　　其次，对叶片模型在五种不同转速下的频率和振型展开研究，根据计算所得数据，借助坎贝尔图查找共振点以让发动机避开共振转速，又根据古德曼图找到发动机振动应力极限值。
　　最后，在静力分析的基础上对涡轮叶片进行疲劳寿命分析，运用Manson-Coffin公式及Miner累积损伤理论推导出叶身和榫头的低周循环疲劳寿命。继而又对叶片模型进行蠕变变形计算，找到各向蠕变变形最大值，采用L-M方程计算出其蠕变/应力断裂寿命。发动机涡轮叶片总寿命用Miner累积损伤理论公式计算。

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第1章 绪 论

1.1引言

1.2发动机疲劳分析国内外研究现状

1.3 本文研究目的及意义

1.4 本文的研究内容

第2章 涡轮叶片受力环境

2.1引言

2.2燃气涡轮发动机的组成和工作过程

2.3涡轮转子叶片的工作条件

2.4涡轮转子叶片静力分析

2.5本章小结

第3章 涡轮叶片结构分析相关知识

3.1引言

3.2有限元计算的常用求解方法

3.3疲劳（应力疲劳和应变疲劳）寿命计算方法

3.4蠕变、持久寿命计算方法

3.5 Miner累积损伤理论

3.6涡轮叶片叶冠紧度、间隙计算方法

3.7本章小结

第4章 发动机涡轮叶片的强度和寿命分析

4.1引言

4.2涡轮叶片的静力计算

4.3涡轮叶片的模态计算

4.4涡轮叶片的疲劳寿命分析

4.5涡轮叶片的蠕变和蠕变/应力断裂(持久)寿命计算

4.6本章小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢