运动参数对叶片外物损伤的影响分析

采用终点弹道学弹丸侵彻原理,运用非正规撞击模型,建立了叶片受外物撞击的运动学模型.运用数值计算,得出了运动参数对叶片损伤的影响规律:叶片随机体的平移速度越大,或旋转的角速度越大,或撞击位置越靠近叶尖,叶片的损伤越大;初始安装角越大,叶片外物撞击时的接触撞击力越大,叶片的损伤越大;由于偏航角与倾斜角的存在,使得运动叶片与静止叶片外物损伤的模式有一定差异.其结果将对叶片抗外物撞击损伤的研究提供依据.     

复合材料外物损伤规律及损伤后拉伸疲劳研究

为研究复合材料受外力冲击的规律和冲击后疲劳的特性,分别使用200 m/s、300 m/s的冲击速度、直径4 mm、3 mm的钢珠以90°和30°入射角度冲击复合材料层合板,模拟外物损伤的过程,共设计了24组冲击试验和9组疲劳试验。根据结果比对冲击速度、冲击物大小、冲击角度对冲击损伤的影响,分别对复合材料层合板损伤的长度、宽度和深度进行研究。对冲击后的层合板进行拉伸疲劳试验,根据所得到的疲劳极限,建立冲击损伤长度、宽度、深度和疲劳强度的关系。结果表明：相对于冲击角度,冲击物大小变化对层合板损伤影响更大,冲击速度的影响最小;疲劳强度与损伤长度和宽度的相关性较为明显,而与损伤深度的相关性较小。     

压气机超速制造过程的数值仿真研究

为配合压气机叶轮超速制造工艺的施行,根据我国现行增压器压气机叶轮的设计数据及使用要求,采用由参变量变分原理导出的有限元参数二次规划法对某增压器压气机进行了加载、卸载再加载的弹塑性变形全过程的数值模拟,针对不同的超速转速进行了大量计算,研究压气机叶轮在不同超速转速下,超速预过载处理后在工作状态下压气机叶轮应力、位移的大小及相应分布规律.结果表明随着超速转速的增加,超速预过载处理后的叶轮残余最大应力和最大位移值增加.超速转速大于33000r/min时,最大轴向、径向位移随超速转速的增大而迅速增大.     

航空发动机压气机叶片外物损伤规律研究

通过对某型航空发动机压气机转子叶片外物损伤数据进行深入分析,揭示出损伤类型、缺口尺寸和位置沿压气机轴向和径向的分布规律。研究结果表明:在缺口、撕裂、凹坑和卷曲四类典型损伤中,缺口损伤所占的比重最大;低压压气机损伤率较高,且各级叶片损伤率随压气机级数的增加呈现下降趋势,高压压气机各级叶片中,各损伤类型表现出显著差异性,该特点与叶片材料、冲击能量等因素的变化有关;缺口损伤尺寸沿压气机的轴向分布差异性不明显,在高、低压气机中满足不同的分布形式,且损伤位置仅与深度尺寸存在显著关联;低压一级叶片大多数缺口损伤位于距离叶根高度80%以上区域,其损伤位置与损伤尺寸没有显著关联,但损伤宽度和损伤深度存在线性相关性。     

外物损伤对钛合金TC4高周疲劳强度的影响研究

航空发动机风扇/压气机叶片工作时易遭受毫米级尺度硬物冲击产生的外物损伤(foreign object damage,FOD),在高频振动疲劳载荷作用下,FOD极易诱使裂纹萌生并快速扩展,引起叶片的疲劳断裂失效。利用空气炮试验系统,开展了TC4平板试样的FOD模拟试验,对冲击损伤的宏观和微观特征进行了分析,冲击损伤区域有较明显的塑性变形、微裂纹和褶皱等特征。试验研究了FOD对TC4合金高周疲劳强度影响,得到了损伤大小对疲劳强度的影响规律。研究结果表明冲击损伤为疲劳裂纹的萌生提供了有利条件,基于光滑缺口假设的传统缺口疲劳理论在进行FOD试样的疲劳强度预测时能反映冲击损伤对疲劳强度的影响规律,但存在一定的误差。     

压气机轮盘简化结构强度的数值仿真分析

背景:压气机轮盘是发动机的重要组件,工作环境的应力条件复杂,其结构性能对发动机工作将产生很大的影响。目的:针对发动机轮盘进行受力分析,有利于进行轮盘结构优化设计,进而提高发动机推重比。方法:本文采用理论分析与有限元仿真相结合,基于对称假设下的轮盘简化结构强度给出径向与周向最大应力的理论解。同时,运用有限元软件ANSYS获得对应的数值仿真解。结论:经理论解与仿真解对比分析表明,本文提供的方法可用于压气机轮盘简化结构强度的求解分析。     

钛合金TC4高速切削温度场数值仿真

利用专用有限元切削仿真软件,对钛合金TC4高速铣削温度场进行数值仿真。研究切削参数与刀具几何参数对刀具前、后刀面温度及其分布的影响规律。在设定的切削条件下,仿真结果表明:前刀面和后刀面随主轴转速、每齿进给量和径向切深的增加而有不同程度的温升,而轴向切深几乎不对切削温度产生影响;切削温度随刀具直径的增加而增加,但是随着刀具前、后角的增加,切削温度呈先增后减的趋势。     

TC11钛合金压气机盘等温锻造工艺研究

钛合金的比强度高、耐热和耐蚀性能良好,但比较昂贵,机加工也较困难。采用常规锻造,组织不均匀,产生的变形抗力极大,而且钛合金的锻造温度范围窄,变形抗力受变形速率、变形温度的影响极大。采用该工艺生产钛合金压气机盘需要较大能量的设备,如10t模锻锤、63t·m对击锤,而且     

工业燃机轴流压气机级间非均匀引气的数值仿真

为了研究非均匀级间引气对压气机主流流动和引气腔室内二次流动的影响,本文对工业燃机常用的级间引气布局进行了参数化的数值模拟仿真。结果显示,即便全周的环形引气腔室对引气有一定的稳压作用,在大引气量下,非均匀的引气方式依然会对主流流动造成影响,引发级间流场的周向畸变;而且,非均匀的引气方式还会导致引气腔室内的流动方向紊乱,在试验过程中难以测取精确的气动参数来反馈数值仿真;建议将试验测点布置于引气管路内,并建立级间非均匀引气的降维仿真模型来准确预测级间引气的效果。     

弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究

采用具有不同控制参数的积叠线对Rotor37转子叶片进行周向弯曲造型设计,获得叶片的最佳弯高和弯角。采用数值计算方法研究了叶片弯曲对压气机性能及其内部流动结构的影响,结果表明:弯曲叶片具有良好的变工况性能,新设计的叶片能有效提高压气机的绝热效率和总压比。叶片周向弯曲引起端部低能流体向主流区的迁移,使得端壁和主流区流动状态发生改变,在端壁区流动损失下降,而在主流区流动损失有所增加,同时沿叶高方向上流体的质量流量被重新分配。     

钛合金叶片强化抛光工艺研究

介绍了一种钛合金叶片强化抛光原理,该方法将传统的强化与抛光工序合二为一。建立了强化抛光试验装置,对钛合金叶片进行了强化抛光试验。研究了磨块、频率、时间、振幅等对强化抛光的影响。试验表明:强化抛光后,钛合金叶片表面粗糙度从Ra0.35～0.5μm下降到Ra0.1～0.12μm,疲劳强度提高了约50%。     

离心压缩机叶轮分流叶片对性能的影响

某离心压缩机三元流叶轮由于在入口处无加工空间,因此改为带有分流叶片的叶轮。为了验证改造后的叶轮是否满足设计参数以及和原始叶轮的异同,采用了数值方法对原始叶轮和改造后的叶轮进行了数值分析。结果表明,两种均满足设计要求,并且改造后的叶轮性能要好于原始叶轮。这是由于原始叶轮在入口处的相对马赫数较大,因此所引起的摩擦损失也略大。     

高转速大小叶片斜流叶轮数值模拟

用数值模拟方法对高压比大小叶片斜流式叶轮内部全三维有粘流场进行了详细分析,获得该压缩机的特性曲线和主要参数分布。计算结果表明,设计点达到设计要求值,斜流叶轮内部流动正常,满足性能要求,叶轮的小叶片在气流通道后部还有一定的改进余地。     

基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真

应用DEFORM 3D软件对钛合金高速车削进行仿真研究,分析了不同切削参数下切削力和切削温度的规律,研究发现背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削力与主切削力变化基本一致,切削速度对主切削力的影响不明显,但后者对切削温度具有显著影响;研究了工件和刀具温度场的变化规律以及工件所受应力和刀具的磨损情况,发现最高温度出现在切削刃邻近2mm区域内,且温度最高处刀具磨损程度最大,工件最大应力在第一变形区和工件接触区邻近。     

静叶摆动辅助轴流压气机退出旋转失速过程的数值模拟

采用数值模拟的方法,对轴流压气机进入旋转失速、退出旋转失速过程以及加入叶片摆动耦合使压气机退出旋转失速的过程进行了三维数值模拟.对比了加入与未加入叶片摆动对压气机退出旋转失速状态过程中的流量影响.数值计算表明,在加入合适的叶片摆动耦合后,可以使得压气机退出旋转失速状态的流量减小1.6％,压比上升1.7％.结合两种退出方...     

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为800～1040℃，应变速率为O．001～50s^-1和高度压缩量为50％的条件下，实验获得了TC6钛合金的流动应力，并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果，建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系，并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数(压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子)对零件内部α相晶粒尺寸的影响。     

分流叶片对离心压缩机性能影响的数值分析

以一种高压比离心式空气压缩机为研究对象,主要针对不同的分流叶片长度,采用商用软件ANSYS-CFX 对其叶轮内部三维流场进行数值模拟计算。计算结果表明,应用分流叶片可以不同程度提升该压缩机的整体性能,最大可提高效率2%以上。通过对比各计算结果的熵分布云图,分析了分流叶片长度对压缩机性能造成影响的原因。     

组合压气机性能和流场的数值模拟研究

针对航空发动机组合压气机的设计,采用定常数值模拟方法,对某轴流离心组合压气机的内部流场进行了分析,以探索其内部流动规律.最后将计算结果与试验结果做了比较,得出结论.     

高速列车S38C车轴外物致损模拟与疲劳性能研究

外物致损是造成高速列车车轴疲劳失效的典型因素之一。采用立体显微镜分析CRH2系列高速列车S38C车轴表面的损伤,借助轻型空气炮向取于S38C车轴表面的四点弯曲疲劳试样发射多种角度、速度的球形和正方形钨钢弹体,模拟外物致损。采用逐步加载法来确定损伤试样的疲劳强度,在场发射扫描电镜下观测损伤特征和疲劳断口形貌。结果表明,车轴表面的损伤大部分是刮擦,少部分是缺口。球形弹体垂直冲击损伤随着速度的增大变得逐渐恶劣,材料缺失和微裂纹分布在损伤边缘,底部出现绝热剪切带引发的裂纹;球形弹体斜冲击损伤出射区主要以形变和剪切作用下的掉块为主;方形弹体冲击损伤形态各异。不考虑损伤形成的工况,试样疲劳强度随着损伤深度的增加而降低,深度作为损伤评价参数具有可操作性,本研究为车轴外物致损检修标准的制定提供参考。