基于ANSYS的某型航空发动机涡轮叶片的振动特性分析

以某型航空发动机的高压涡轮叶片为研究对象,采用Solidworks软件建立其三维实体模型,基于有限元分析软件ANSYS对其进行振动特性分析,得出叶片的振动频率特性和前六阶振动模态特性。仿真结果对涡轮叶片的设计和改进具有一定的指导意义。     

航空发动机高压涡轮转子试验段静强度研究

首先,利用有限元分析软件对某型航空燃气涡轮发动机的高压涡轮转子超转、破裂试验段进行了静强度计算,得到了转子中各轮盘及转接段的应力、变形分布及其强度薄弱部位;其次,根据有限元计算的结果和对应的材料特性,按照相关的应力评定准则对轮盘及转接段的强度储备进行了评定;然后,对盘类零件之间连接时的变形协调性进行了研究,并给出了此类零件连接时的设计方法;最后,对高压涡轮转子在试验段状态下和发动机状态下的变形协调性进行了对比分析,校核了转接段设计的合理性。本文建立了航空发动机涡轮转子超转、破裂试验前的强度评估流程,以确保此类试验能够安全进行。     

涡轮转子叶片-轮盘的振动特性分析

针对航空发动机涡轮转子叶片-轮盘常出现故障的问题,分别对单个叶片和耦合叶片-轮盘(叶盘)在不同边界条件下进行振动特性分析,为叶片-轮盘的设计优化和振动安全性检验提供数值依据,并通过对比分析得出相关结论。     

航空发动机高压模拟转子自由模态分析与试验

利用有限元软件对某航空发动机高压模拟转子进行了自由模态分析,并采用锤击法开展了相应的自由模态试验,获取了多种状态的模拟转子模态频率及模态振型参数,通过仿真分析与试验结果对比分析,为航空发动机高压转子的结构刚度设计提供了参考。     

航空发动机转子失谐叶片减振安装优化分析

安装航空发动机转子叶片时,由于制造误差使各叶片间存在失谐,不同的叶片安装方案影响叶片-轮盘系统强迫振动响应的大小.通过叶片模态试验获得叶片失谐频差,进而获得叶片失谐参数,建立了失谐叶片-轮盘系统单个扇区两自由度集中参数动力学模型.基于遗传算法的全局优化和快速收敛性,利用改进的嵌套遗传算法给出某型航空发动机某级叶片-轮盘系统叶片的最佳安装方案,按该方案安装的叶片,可使发动机叶片-轮盘系统强迫振动响应的最大幅值达到最小或处于较小范围内.     

航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析及验证

针对航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析时,将叶冠工作面一体等效的处理方式导致叶片频率计算精度降低的问题,开展了带冠涡轮叶片盘振动特性研究.提出了一种考虑变形和叶冠工作面实际接触面积的带冠涡轮叶片建模方法,以某型带冠涡轮叶片为对象,采用上述方法完成叶片建模和模态分析,并进行整机动应力测试试验验证,结果表明:采用该模型计算得到的叶片1阶共振频率与实测共振频率基本吻合,两者差异在7％以内.研究工作可为航空发动机带冠涡轮叶片振动设计提供参考.     

基于ANSYS的故障涡轮振动性能分析

利用UG软件,模拟某型号航空发动机涡轮叶片在工作中出现的变形故障,对涡轮盘及叶片进行整体建模,然后利用有限元分析软件ANSYS对涡轮盘和叶片的模型进行分析,得到其前几阶模态的振动特性。     

基于UG的航空发动机涡轮叶片模态分析

基于UG软件对某型航空发动机涡轮叶片的振动特性进行了研究,建立了该叶片的实体模型,并利用UG结构分析模块进行了模态分析,得到了叶片的各阶固有频率和相应的振型.根据计算结果分析了涡轮叶片的振动特性,为该叶片的设计优化和振动安全性检验提供了数值依据.     

压气机钛合金轮盘裂纹扩展寿命分析与试验

轮盘是航空燃气涡轮发动机的关键零件,主要承担安装转子叶片、传递转矩、减小鼓筒工作变形等重要作用。国内外针对损伤容限方法和工具等进行了持续30多年的研究。考虑到国内轮盘的裂纹扩展研究还没有进入应用阶段,民用航空发动机的设计和适航取证还缺少足够准确的方法、工具用于计算和确认轮盘的裂纹扩展寿命,因此,以某航空发动机高压压气机第一级钛合金轮盘为研究对象,采用三维有限元仿真计算裂纹尖端应力应变场,基于Paris公式和NASGRO公式分别计算了某级压气机钛合金轮盘的裂纹扩展寿命,对裂纹扩展进行了试验验证,采用电火花加工工艺在盘心预制平行于子午面的模拟裂纹,在高速旋转试验台上进行高温低循环裂纹扩展试验。结果表明：在进行30000次循环后裂纹扩展至7.475 mm;两种仿真分析得到的裂纹扩展寿命较实测值分别偏低16.67%和31.33%,NASGRO公式预测结果更趋于保守和安全,因此NASGRO公式具备工程应用的可行性和优势。     

某航空发动机压气机叶片轮盘耦合振动分析

基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机叶片轮盘耦合ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性,为其设计优化和振动安全性检验提供了数值依据.     

航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型分析

以某型号航空发动机高压涡轮转子叶片为研究对象,对其叶冠进行改型分析.应用有限元软件建立模型,对比叶冠改型前后高压涡轮转子叶片的强度及振动特性.分析结果表明,叶冠改型前后高压涡轮转子叶片变形相差很小,叶冠改型后叶片静强度安全因数及抗振能力有较大提高,各阶固有频率均略有降低.由此可见,航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型效果较好.     

航空发动机附件传动齿轮振动特性分析与试验研究

为了解某型航空发动机附件传动齿轮的振动特性,采用有限元素法对其进行了振动特性计算分析。为验证分析结果的有效性,分别对附件传动齿轮进行了模态试验分析和台架旋转状态下的振动特性测试,获得了静态与实际工作状态下齿轮的振动频率和振型。试验结果表明,附件传动齿轮工作状态下的振动特性与有限元分析结果吻合性良好,其振动频率受传递扭矩的影响较小。研究为其他航空发动机附件传动齿轮的振动特性分析提供了重要参考。     

某航空活塞发动机曲轴振动模态分析

利用ANSYS对某航空活塞发动机曲轴轴系进行模态分析,提取了前5阶模态振型与固有频率,通过试验测试曲轴轴系振动模态并与模拟结果进行比较,为曲轴故障分析、验证和国产化打下了研究基础。     

基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法

研究了多型航空发动机测量耙的结构。在满足工程要求的前提下,合理简化三维模型,建立了基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法。通过对两种典型的测量耙进行有限元模态分析,并与相应的扫频振动试验结果进行比较,结果表明:采用基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法的计算结果较试验件扫频振动试验结果的误差不超过7%,低于工程可接受的误差要求,说明该方法的合理性,为新型测量耙的设计改进提供了重要依据。     

某发动机涡轮盘裂纹扩展研究

根据发动机限寿件损伤容限的设计要求,对某发动机涡轮盘(高强GH4169材料)开展了小样及整盘裂纹扩展试验研究,试验获得了涡轮盘裂纹扩展特性及其分散度;同时,开展了三维裂纹扩展仿真分析,并与试验结果进行了对比,结果表明涡轮盘裂纹扩展仿真结果具有较高精度,分析方法具备工程应用价值。     

用自由界面模态综合法研究发动机—排气管—涡轮增压器系统的振动

将发动机整体系统分解成发动机主体和排气管+涡轮增压器两个子系统,分别建立动力学模型,然后用自由界面模态综合法进行系统综合,获得整体系统的振动模态和振动响应,计算结果与实验结果相吻合。计算得到的涡轮增压器轴承座处的振动响应,可以作为发动机对涡轮增压器转子的基础激励进行转子动力学研究。     

基于ANSYS的航空发动机压气机盘模态分析

运用ANSYS软件对某航空涡轮发动机压气机盘进行了模态分析,得到了压气机盘的前10阶固有频率和振型,确定了压气机盘的振动特性,为压气机盘的结构优化和动力修改提供了参考依据.     

故障涡轮振动特性的有限元分析

利用UG软件,模拟某型号航空发动机上某涡轮叶片在工作中出现断裂故障时,对其涡轮盘及叶片进行整体建模,然后利用有限元分析软件ANSYS对模型进行分析得到其振动特性.     

失谐对叶片-轮盘结构振动特性的影响

研究了失谐对叶片—轮盘结构系统振动特性的影响。将叶片模拟为固定在轮盘上的悬臂梁模型,采用Hamilton变分原理和Galerkin方法,导出了系统的运动方程表达式。求解状态方程的特征值问题获得系统的特征向量。以一个含16个叶片的叶片—轮盘结构为例,分析了它的振动模态。结果表明,失谐会导致系统的振动模态出现局部化现象。分析了叶片的失谐量和轮盘的转速对结构振动模态局部化的影响。     

某型航空发动机钛合金轮盘模拟疲劳试验件设计

除了考核部位的最大应力水平外,应力梯度分布也是影响航空发动机轮盘大应力区域低循环疲劳寿命的重要因素。据此研究了一种模拟疲劳试验件,可以根据考核位置的实际应力分布,优化计算模拟件的几何尺寸参数,使模拟件的最大应力水平和应力梯度与实际三维特征非常接近,其设计以ANSYS WORKBENCH的Design Xplorer参数优化模块为平台,设计过程简洁、直观和高效;另外获得了模拟件的实测寿命数据并用于指导某型航空发动机的试车任务,并通过了一定循环次数下的航空发动机试车考核。提出的模拟疲劳试验件为发动机轮盘低循环疲劳寿命设计提供了一种有效且成本较低的方法。