航空发动机机匣法兰连接螺栓受力分析

机匣法兰连接螺栓一般采用传动经验公式方法进行强度设计,该方法未考虑止口设计的影响,且将载荷和应力分析简化成为一个线性分析模型,与实际情况不符,存在一定的误差。文中对螺栓连接的受力进行了分析,表明载荷放大系数与螺栓预紧力和机匣半径等参数有关,获得了载荷放大系数随预紧力的增大而减小、随机匣半径的增大而增大的结论。针对止口影响的研究表明,典型算例中,0.1 mm的止口过盈,螺栓载荷可以降低30%的轴向外载和20%弯曲外载的影响。最后通过工程应用算例,验证了传统经验公式方法评估螺栓强度偏保守,建议采用有限元法对机匣法兰螺栓进行受力分析。     

考虑螺栓松脱特性的航空发动机转子动力学研究

为了研究螺栓松脱对航空发动机转子动力学特性的影响,本文以航空发动机模拟转子为研究对象,建立了具有螺栓松动特性的有限元模型,利用螺栓松脱-横向裂纹等效法分析了螺栓连接结合面的开闭变化规律以及螺栓松脱单元的时变刚度特性,采用谐波平衡法求解了系统的运动方程,通过时域、频域和三维频谱图对比分析了有无螺栓松脱两种工况下系统的振动...     

螺栓连接不确定性对机匣动力学特征影响研究

螺栓连接作为航空发动机中机匣装配结构的主要连接方式,其不确定参数的存在会对机匣装配结构的动力学特性产生影响。基于薄层单元理论对机匣结构进行简化建模,以拧紧力矩为不确定性参数为例,通过简化模型仿真计算在其影响下的机匣动力学特性,并与原始模型进行对比。结果验证了简化模型计算的准确性与高效性,为工程实践中计算分析螺栓连接不确定性对机匣动力学特性的影响以及结构动力学优化设计提供了计算方法和参考。     

基于模态应变能的接触刚度识别方法

由于模态应变能对结构局部变形敏感,因而在以螺栓连接结构为代表装配结构中,预紧力变化对接触刚度和结构固有特性的影响可以采用模态应变能的方法进行分析,据此提出基于模态应变能的接触刚度识别方法,提高粗糙表面接触刚度识别的精度。以螺栓连接的T型块试验台为例,通过测试不同螺栓预紧力下结构前3阶固有频率,并采用薄层单元等效粗糙表面接触特性;考虑结构各阶模态应变能权重,进行了接触刚度识别和识别误差分析。研究结果表明,各阶模态应变能权重随着接触刚度或螺栓预紧力变化可能呈现不同的趋势,导致基于单阶模态的接触刚度识别结果之间存在较大差异;基于模态应变能的接触刚度识别方法由于综合考虑各阶模态的权重,反映了各阶固有频率的总体变化趋势;随着螺栓预紧力增大,接触刚度总体非线性增加,接触刚度识别误差总体下降。所提出的基于模态应变能的接触刚度识别方法,建立了螺栓连接结构中预紧力变量、粗糙表面接触刚度和模态固有频率耦合机制,为粗糙表面接触刚度建模提供了一种精确的识别方法。     

航空发动机套齿连接结构刚度特性仿真分析及试验研究

以航空发动机低压转子套齿连接结构为研究对象,分析了套齿连接结构弯曲刚度非线性特征及其产生机理,建立了考虑齿面接触的套齿连接结构实体有限元模型,进行了套齿连接结构静刚度试验,通过仿真和试验研究了套齿连接结构刚度非线性变化规律,讨论了配合间隙、拧紧力矩和扭矩对弯曲刚度的影响规律。研究结果表明,由于定位面的接触状态和受力情况不同,套齿连接结构的弯曲刚度变化主要分为两个阶段,具有分段非线性特征;套齿连接结构弯曲刚度对定位面的配合间隙较为敏感,减小定位面配合间隙可以有效提高结构的弯曲刚度;拧紧力矩对弯曲刚度的影响较小;在小载荷状态下,扭矩对弯曲刚度的影响十分明显。     

套齿连接结构力学模型及其刚度影响因素

针对航空发动机套齿连接结构,建立考虑齿面啮合和定心面接触影响的刚度解析模型,并分析套齿连接结构等效刚度的关键影响参数及影响规律。研究结果表明:所建立的解析模型可以准确地反映横向载荷等参数对等效刚度的影响,并且与考虑非线性接触的有限元模型相比,显著提高了计算效率。套齿连接结构等效刚度随横向载荷、扭矩、定心面紧度的增大而增大。当定心面紧度在(-0.02～0.02)mm范围内时,套齿连接结构刚度对定心面紧度变化较为敏感。定心面采用过盈配合,可以提高套齿连接结构整体刚度的稳定性,并且减小套齿连接结构的局部刚度损失。     

航空发动机低压涡轮转子连接螺栓预紧力分析

螺栓连接是航空发动机常用的结构形式之一,预紧力的计算是螺栓结构设计的重要步骤.笔者基于有限元法发展了涡轮转子连接螺栓的预紧力确定方法.首先应用线弹性叠加原理建立了综合考虑紧度裕度和强度裕度的预紧力准则,然后建立涡轮转子的循环对称三维有限元模型,施加载荷并计算出螺栓的最大松弛力和最大压紧力,最后根据准则确定了连接螺栓的预...     

气缸的螺栓连接有限元应力分析

针对气缸螺栓连接选择不当造成应力集中、材料浪费、制造工艺复杂等问题,利用有限元方法进行分析,得到丰富数据,能够满足设计要求,并对结果通过理论计算加以论证。此方法也可用于受力形式和约束条件更加复杂的螺栓连接的设计。     

大型结构的螺栓连接有限元简化方法与验证

优化了一种考虑大型结构的螺栓连接有限元模型的简化方法。简化方法仅需要对有限元模型施加均匀压力,而不需要对所有螺栓完全建模。该简化方法不仅提高了螺栓连接模型有限元计算时的收敛性,而且节约了计算成本。详细分析了该简化方法的假设。为了验证简化方法的准确性和可靠性,对螺栓连接结构的建立了简化模型,计算三种不同载荷作用下模型的多个关键特征量与接触应力云图,并与传统建模的结果对比,得出使用方法的简化模型的适用条件。     

风电机组轮毂螺栓连接建模与接触强度分析

高强度螺栓是大型风电机组中重要的连接件。针对其接触强度分析,以某MW级风电机组中轮毂法兰与变桨轴承及主轴法兰螺栓连接为研究对象,基于VDI2230螺栓连接设计准则,首先建立了螺栓螺旋副接触刚度数学模型,提出采用等效梁模拟螺栓连接,并对轮毂螺栓连接进行有限元建模。在预紧力作用和极限工况下,分别对轮毂螺栓连接的接触强度进行了计算。结果表明,等效梁可准确模拟螺旋副接触力的传递;且在极限工况下,轮毂螺栓连接不会发生屈服破坏。提出的螺栓连接模型为螺栓接触强度分析提供了一种较为高效、准确的建模方法。     

发动机通风冷却系统的影响因素分析

整理了风斗进入短舱的冷气流量的变化规律,对发动机通风冷却系统各影响因素进行分析,分析了发动机状态、飞行状态（高度、马赫数）对飞机短舱内温度变化的影响规律。结果表明,发动机状态是影响发动机通风冷却系统的主要因素,飞行状态对涡喷和涡扇发动机通风冷却系统的影响规律不同。     

考虑支撑结构及螺栓连接的变桨轴承强度分析

针对MW级风电机组变桨轴承静强度与疲劳强度分析的问题,建立了考虑轴承支撑结构刚度及螺栓连接的"叶片-轴承-轮毂"整体等效有限元模型。变桨轴承等效模型中滚球与滚道接触采用非线性弹簧等效,弹簧刚度利用Herz理论进行计算,并将弹簧节点与滚道曲面采用刚性联接,模拟滚球与滚道的接触边界条件;轴承与叶片、轮毂的螺栓连接采用梁单元进行等效,两端分别与被联接零件刚性联接,模拟轮毂-轴承-叶片螺栓联接接触边界条件;模型中弹簧载荷即为滚球载荷,基于Herz接触理论将得到的滚球载荷转化为接触应力,并可以分析滚球接触角变化与套圈变形及应力。采用此模型并结合ISO标准可以在考虑支撑结构及螺栓连接的基础上有效地分析变桨轴承静强度及疲劳强度,并且减少大规模接触计算,提高了计算效率。     

机械连接结构中紧固件附近的力学性能

在经典弹性力学和弹簧模型方法的基础之上,采用ANSYS三维有限元方法,对单排多钉连接结构的钉载分配、孔边危险点的应力情况进行了分析,研究了影响钉载分配关系与孔边应力分布情况的主要因素,包括板厚、材料性能、构件尺寸及连接工艺等,重点探讨了板厚、材料刚度对孔边应力集中的影响。     

基于螺栓法兰连接系统的垫片应力分析

所建立的参数化三维有限元模型,充分考虑了法兰螺栓联接系统的应力集中、垫片材料非线性特性以及各元件的接触非线性,研究了螺栓法兰连接系统各元件之间的相互作用,分析了预紧力、密封介质内压力等因素对垫片应力的影响。结果表明垫片应力在径向随着节点半径的增大而增大,随着预紧力的增大而增大,随着内压力的增大而减小,在周向螺栓附近的应力明显大于其它处应力。当垫片最外侧应力低于了密封所要求的最低应力时,螺栓法兰连接系统发生泄露。     

螺栓联接的可靠性设计

提出了＂当量可靠度＂概念,采用当量可靠度进行紧螺栓联接可靠性设计的方法,简便可行,能使螺栓联接的可靠性设计的计算更加科学合理。这种思想方法,在一定条件下可以推广到其它机械零件的设计中去,使它们的可靠性设计更趋合理。     

基于ANSYS的螺栓联接有限元计算

螺栓联接结构中存在着高度非线性接触特点,导致设计人员在对其进行计算时基于一定的假设前提,将螺栓联接结构理想化。文中将借助于有限元软件ANSYS对螺栓联接结构进行数值模拟计算,计算模型充分考虑螺栓联接结构中的非线性因素,并将数值模拟计算结果与设计规范中的传统计算结果进行比较,得到相应的结论。     

SIS冗余结构可靠性影响参数分析

可靠性是衡量安全仪表系统性能（SIS）优劣的重要指标之一。本文基于故障树模型的SIS可靠性公式,对安全仪表系统常用5种冗余结构5个参数进行Matlab程序仿真,直观的分析各参数对SIS常用冗余结构可靠性的影响,分析冗余结构可靠性性能关系,分析结果对安全仪表系统的设计和整改具有重要意义。     

循环热-机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析

利用通用有限元软件ABAQUS研究了循环温度和恒定机械荷载下螺栓法兰结构的安定性,并探讨了螺栓和法兰的材料属性对安定域的影响,得到了相应的经验设计公式。结果表明,当操作压力小于泄漏压力时,安定极限载荷与操作压力无关,但与螺栓和法兰的热膨胀系数比和弹性模量比有关,并给出了相应的经验公式。本文研究对循环温度和恒定机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析有一定的指导意义。     

发动机平衡系统配重块加工质量影响因素分析

发动机平衡系统配重块是决定系统性能的关键零件,其加工质量控制直接影响着系统的平衡效果。在分析配重块结构特点的基础上,构建加工质量指标计算模型,并运用MATLAB软件进行计算分析。研究了平衡系统配重块设计参数对质量、转动惯量、静不平衡量和动不平衡量等加工质量指标的影响,采用正交试验设计方法和均值化法进行仿真计算,通过试验结果的方差分析确定加工质量指标的关键影响因素,为在零件设计制造和装配过程中实现质量保障提供参考。     

Oxidation-Corrosion Characteristics of Aircraft Turbine Engine Lubricants

Apparatus and test procedures are described for the evaluation of the oxidation-corrosion characteristics of synthetic lubricants at elevated temperatures. An 18-hour test procedure was used, and screening test data are presented for eight lubricants covering a temperature range of 425–575 F, where lubricant capability permitted. The effects of moist test air and varying temperature are demonstrated for several MIL-L-9236 type and experimental type lubricants in the 18-hour test. Results are also given for a 5P4E polyphenyl ether using varied test conditions of temperature, metal specimens, air flow, nitrogen-air mixtures, and reflux of condensable vapors. Similar but less extensive studies are described for several other advanced oil formulations.