航空发动机强度与振动
航空发动机整机振动典型故障分析
航空发动机整机振动典型故障分析
摘要:为解决航空发动机振动引起的设备故障问题,提升飞机的安全飞行系数。本文立足实际,对航空发动机整机振动典型故障进行解析,提出相关的处理方法。
关键词:航空发动机;整机振动;典型故障
引言
在航空燃气涡轮发动机设计、生产环节,整机振动是极为严重的问题之一,很多发动机在研究和生产中都遇到过,必须切实解决,才能保证发动机的正常运行,促进航空发动机领域的发展。有些发动机在研发阶段,就会遇到整机振动问题的影响,其振动超标的问题比较严重,通常占比为1/4—1/3,对于发动机的调试和运行造成不利的影响;有些发动机在投入使用后,由于振动偏大而产生的安全问题,返修率达5%。振动发生后,极易导致结构的可靠性、安全性不合格,产生较大的经济损失。整机振动故障的发生原因比较多,复杂性较高,是综合性因素构成的。因此,深入分析整机振动的发生规律,总结形成原因,采取合理的有效措施解决整机振动的问题,对于航空发动机的研发和应用有积极作用。本文主要分析整机振动典型故障,结合实际情况总结出解决措施,希望为发动机稳定运行提供帮助。
1转子热弯曲引发的振动故障
在国内外的航空发动机研究机构日常工作中,极为重视转子发热的问题,投入的研究力量比较大。美国空军涡轮发动机机构发布大纲中指出,从符合飞机的战术方面分析,首先要解决的问题就是热启动问题,这已经成为航空发动机研发和应用的重点,并且将挠区转子的启动问题作为研究和试验的重点。在某航空发动机研发中,多次出现转子发热产生的振动偏大问题。其振动的特点就是在启动时振动变得非常强烈,超过规定的振动峰值,有些还会导致启动终止,或者出现气压机转子的损伤,或者叶片出现严重的摩擦,导致结构损坏的问题,如果非常
航空发动机材料选用原则、程序与要求
航空发动机材料选用原则、程序与要求
航空发动机的材料选择对于发动机的性能、寿命和安全性都起着
至关重要的作用。航空发动机工作环境的特殊性,需要材料具备高温、高压和高速等要求,因此材料的选用原则、程序和要求是非常重要的。
一、材料选用原则
1.高温耐受性:航空发动机需要在高温下工作,因此材料必须具
备很高的高温耐受性,并能保持稳定的力学性能。
2.强度和刚度:航空发动机在工作中经常受到高压和高速的作用,因此材料必须具备足够的强度和刚度,以抵抗外部力和振动的影响。
3.抗疲劳性:航空发动机工作过程中,发动机零部件会经历不断
的振动和载荷,因此材料必须具备良好的抗疲劳性,以保证发动机的
寿命和可靠性。
4.耐腐蚀性:航空发动机工作环境中存在各种腐蚀介质,例如高
温燃气中的酸性物质和湿润的空气,因此材料必须具备良好的耐腐蚀性,以延长发动机的使用寿命。
5.低密度:航空发动机需要具备轻量化的特点,因此材料的密度
必须尽可能低,以减轻发动机自身的重量,提高发动机的功率和燃油
效率。
二、材料选用程序
1.确定使用的零部件:首先要确定发动机中需要使用的零部件,
包括涡轮叶轮、涡轮壳体、涡管等。
2.分析工作环境:仔细分析发动机的工作环境,包括温度、压力、速度和腐蚀性等因素。
3.评估现有材料:评估市场上现有的材料,查找是否有适合发动
机工作环境的材料可用。
4.材料性能测试:对可能选用的材料进行物理、化学和力学性能
的测试,包括高温强度、抗腐蚀性能、疲劳性能等。
5.进行性能评估:根据物理、化学和力学性能测试的结果,对材
料的性能进行评估,并与航空发动机的要求进行比较。
航空发动机构造及强度课程实验指导书
航空发动机构造及强度课程实验指导书
艾延廷赵永健编
沈阳航空工业学院
2006 年 6 月
前言
航空发动机构造及强度是飞行器动力工程专业的骨干专业课程,主要讲授航空发动机主要部件及典型结构,讲授整机及叶片、轮盘等部件的强度振动分析和计算方法,最后讲授航空发动机转子临界转速,航空发动机结构完整性等方面的内容。轮盘和叶片是航空发动机中的典型部件和零件,研究轮盘应力分布规律、叶片振动振型及固有频率等参数的测量和分析,是航空发动机设计、研制中的关键技术,因此本课程开设“旋转圆盘应力实验”和“叶片振动应力测试实验”两个实验具有代表性,对有关课程的学习具有较好的支撑作用。本实验指导书是配合该课程实验而编写的。
“旋转圆盘应力实验”是必做实验。实验的目的是测出等厚、等温、空心、无外载的圆盘旋转时的径向及周向应力沿半径的分布规律,并与计算结果对比分析。通过实验使学生掌握旋转件应力测试及分析方法;学会使用旋转圆盘应力实验的设备及仪器。
“叶片振动应力测试实验”是综合型、必做实验。内容为测量并分析等截面叶片弯曲振动及扭转振动的自振频率、振型;验证固有频率计算理论。该实验的目的是使学生加强对叶片振动理论的理解;掌握叶片振动实验的激振和拾振方法,学会使用李沙育图形法判断叶片共振状态的方法。通过该实验可使学生进一步理解叶片振动理论,掌握叶片振动的实验研究方法。
本课程实验要求学生进行实验预习,预先掌握INV306D(M)智能信号采集处理分析仪的使用方法,认真回答实验思考题。
目录
实验1 旋转圆盘应力实验 (1)
1. 实验目的 ............................................................................................................................ 1`
航空发动机振动信号分析技术研究
航空发动机振动信号分析技术研究
航空发动机是飞机上最为重要的组成部分之一,其性能的稳定性和优异性直接
影响着飞机飞行的安全性和舒适性。然而,在航空发动机的运行过程中,如果其振动信号出现过大、过于频繁的情况,不仅会导致飞机的稳定性下降和燃油消耗的增加,还会对发动机的结构完整性造成威胁。因此,在航空工业中,航空发动机振动信号分析技术是一项至关重要的研究领域。
航空发动机振动信号的来源
首先,我们需要了解航空发动机振动信号的来源。在航空发动机的转子系统中,由于转子轴向和向心的振动不同,以及转子类似稍带旋转的大的冲击负荷,都会导致发动机的振动信号,进而影响到整个飞机的安全性。在实际生产中,往往会将传感器安装在发动机的关键部位,如轴承及转子表面,以获取振动信号的数据。
振动信号分析技术的研究意义
振动信号是航空发动机在运行中会不可避免地产生的信号。对其进行分析和研究,可以为航空发动机的运行提供精确的数据支持,进而优化发动机的性能,提升燃油效率;同时,也可以为发动机保养提供指导,提前发现可能出现的故障并进行及时处理。这不仅可以提升安全性,而且也有助于延长航空发动机的使用寿命,为航空工业做出贡献。
振动信号分析技术的研究方法
振动信号分析技术主要可以分为基于时域和基于频域的两种方法。时域分析主
要通过描述发动机运行时振动信号的时间变化趋势和振幅等信息,来分析信号所包含的特性;频域分析则是将振动信号转化为频率分析,以便更好地理解信号所包含的频率成分,并对其进行进一步的研究和分析。实际上,现在的科技已经可以将这两种方法进行相应地综合运用,来更加全面深入地研究航空发动机振动信号。
航空发动机叶片轮盘系统振动特性及多场耦合力学特性研究
未来研究方向可以包括更加深入地研究流固耦合振动的机理和相关因素,完善 实验方法和设备,以及开展更加系统和全面的实验研究。
参考内容二
引言
汽轮机是现代能源工业中的重要设备,其效率与稳定性直接影响着整个系统的 性能。汽轮机叶片和轮盘的耦合振动是影响汽轮机稳定性的关键因素之一。本 次演示将详细介绍汽轮机叶片和轮盘的特性,分析两者之间的耦合振动现象, 并探讨解决这一问题的思路和方法。
谢谢观看
结论
本次演示对汽轮机叶片和轮盘的特性进行了详细介绍,分析了两者之间的耦合 振动现象,并探讨了解决这一问题的思路和方法。通过有限元分析方法,可以 模拟出耦合振动的频率和振型,为优化汽轮机叶片和轮盘的设计提供依据。随 着计算机技术和数值分析方法的不断发展,有限元方法将在汽轮机设计和分析 中发挥越来越重要的作用。
1、本研究主要了航空发动机叶片轮盘系统的振动特性和多场耦合力学特性, 但对多场耦合作用机制的研究尚不充分。未来可以对多场耦合作用下Leabharlann Baidu材料性 能、界面条件等方面进行深入研究。
2、本研究采用了实验与数值模拟相结合的方法,但仍有可能存在一定误差。 未来可以通过对比不同方法的计算结果,对研究方法的准确性进行评估和改进。
航空发动机叶片轮盘系统振动 特性及多场耦合力学特性研究
01 引言
03 研究方法 05 参考内容
目录
02 文献综述 04 实验结果与分析
航空发动机整机振动控制技术研究
未来可进一步研究发动机结构动力学 特性、优化控制算法、提高隔振装置 性能等方面,以进一步提升航空发动 机整机振动控制技术水平。
06
总结与展望
研究成果总结
振动源识别与控制
通过先进的信号处理技术,实现了对航空发动机内部振动 源的精确识别,为振动控制提供了重要依据。
主动控制技术应用
成功将主动控制技术应用于航空发动机整机振动控制,显 著降低了振动水平,提高了发动机的可靠性和寿命。
04
气动激励
气流在发动机内部的流动会产 生气动激励,引发振动。
机械激励
发动机内部的旋转部件、轴承 等运动部件会产生机械激励,
导致振动。
热激励
发动机工作时,内部温度分布 不均会产生热应力,引发振动
。
振动传播路径
振动通过发动机结构、轴承和 连接件等路径传播,影响整机
的稳定性和可靠性。
振动特性分析方法
试验测试分析
02
控制策略调整
03
振动隔离技术
优化控制系统参数,改善发动机 动态响应特性,减少振动产生的 激励源。
采用主动或被动隔振技术,阻断 振动传递路径,降低振动对发动 机及附件的影响。
应用效果评估及改进方向
应用效果评估
经过上述技术应用,该型航空发动机 整机振动问题得到有效解决,振幅降 低、频率稳定,提高了发动机的可靠 性和安全性。
航空发动机强度与振动--各章作业
p1
=
3.515 l2
EJ ; ρA
p2
=
22.03 l2
EJ ; ρA
p3
=
61.70 l2
EJ ;(2)在弯曲振型图中判断那条弹性线是: ρA
A. 一阶弯曲振动振型;B. 二阶弯曲振动振型;C. 三阶弯曲振动振型。选择 A,B,C 填入相应的括号中。
9
第一章 转子叶片强度计算
2、某转子叶片根部α 为 10°,叶尖α 为 50°,一弯静频 180Hz,二弯静频 600Hz,查图得知一弯 B1 值 2.8,
56.83
-23.83
89.62
-37.57
离心力弯矩计算
Mx,j 离
My,j 离
Nm
Nm
——
——
-0.28
5.53
-8.77
5.53
-31.66
8.00
-56.09
70.91
-100.49
141.39
合成弯矩
Mx,j 合
My,j 合
Nm
Nm
——
——
4.26
3.63
6.38
-0.82
-0.66
-5.00
二弯 B1 值 13.8;并假设叶片均匀扭转。 (1)当转子转速为 12000r/min 时,求一弯动频,二弯动频。 (2)此转子叶片前方有两个进气支柱时,求一弯共振转速,二弯共振转速。 3、发动机某级转子叶片前有四个进气支柱,当发动机转速 6000r/min 时,进气支柱造成的气流尾迹形成的前 三阶倍频力的频率分别为? 400Hz、800Hz、1200HZ。
航空发动机外涵机匣静强度试验技术研究
航空发动机外涵机匣静强度试验技术研究摘要:航空发动机外涵机匣是航空发动机的关键零部件之一,其静强度是保证发动机正常工作的重要因素。本文通过对外涵机匣静强度试验技术的研究,探讨了试验方法、试验参数的选择以及试验结果分析等方面的关键问题。研究结果表明,采用合适的试验方法和参数,可以准确地评估外涵机匣的强度性能,为航空发动机的设计和制造提供参考依据。
关键词:外涵机匣;静强度;试验技术
引言:航空发动机外涵机匣是航空发动机的密封外套,在航空发动机工作期间承受来自高温高压气流的冲击和振动。因此,外涵机匣的静强度是其正常工作的关键性能。研究外涵机匣静强度试验技术对于提高发动机的可靠性和安全性具有重要意义。
一、试验方法的选择
外涵机匣的静强度试验通常采用加载试验法。在试验中,通过在外涵机匣上施加一定的静力或动力载荷,测量外涵机匣的应力应变状态,评估外涵机匣的承载能力。根据不同的试验目标和要求,可以选择拉伸试验、压缩试验或弯曲试验等不同的试验方法。
二、试验参数的选择
试验参数的选择对于外涵机匣静强度试验的结果有重要影响。主要包括试验载荷、试验速度、试验温度等。试验载荷应该根据外涵机匣在实际工作条件下承受的载荷来确定。试验速度应该保证试验能够在合理的时间内完成,并且不会对试验结果产生重大影响。试验温度应该与发动机工作温度相匹配,以确保试验结果具有实用性。
三、试验结果分析
试验结束后,对试验结果进行分析,评估外涵机匣的强度性能。主要包括应力应变分析、破坏形态分析以及破坏原因分析等。通过应力应变分析,可以了解外涵机匣在试验载荷下的应力应变分布情况,评估其承载能力。通过破坏形态分析,可以了解外涵机匣在试验中的破坏形态,进一步分析外涵机匣的强度性能。通过破坏原因分析,可以找到导致外涵机匣破坏的原因,提出改进措施。
航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析
航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析
摘要:本文旨在提出一个用于建立航空发动机整机动力学模型并分析其振动特性的新方法。首先,基于受控流体动力学和单轴力学的原理,采用简化的形式建立航空发动机整体动力学模型。其次,通过探索航空发动机的稳定性条件,采用数值分析技术计算振动的最大值和相位。最后,以某型号发动机为例,通过实验分析对仿真结果进行了有效验证。研究结果表明,该方法有助于建立准确、有效、可靠的航空发动机整体动力学模型,并可以有效地分析其振动特性。
关键词:航空发动机;动力学模型;振动;分析;仿真
正文:
1 绪论
现代航空技术是飞行安全性和航空发动机性能的关键,而航空发动机的可靠性和稳定性是航空技术中非常重要的,而其发动机的振动特性对发动机的可靠性有着至关重要的影响。因此,对于航空发动机的振动特性进行精确的分析是飞行安全性的关键。
2 基本原理
根据受控流体动力学(CFD)和单轴力学的原理,可以建立航空发动机的动力学模型,以揭示发动机振动的本质特征。基于控制质量流量变化的假设,采用一维流体动力学方程描述发动机室内气流及其流量变化,由此解释出组成发动机的重要部件
间的能量耦合关系,使得可以以动力学的形式来表示发动机的多个总成,并以此为基础建立航空发动机动力学模型。
3 模型建立
研究表明,航空发动机的动力学模型可以由三个不同的模型组成:发动机总成质量模型、发动机外流动力学模型和发动机内喷油系统模型。在发动机总成质量模型中,根据动力学原理,采用简化的形式建立航空发动机整体动力学模型,并考虑发动机的摩擦、转动惯量和弹簧等因素,以实现模型的完整性。
“深藏功与名”——飞机发动机上的减振器
航空发动机在提供飞行动力的
同时,也会引起噪声和飞机机体结构的振动,影响机体结构和机载设备的安全与寿命。如何降低发动机的振动水平呢?目前,最常用的措施就是在发动机上布置减振器。
“深藏功与名”
减振≠消除振动的来源
要减少振动,最直接的办法是
消除振动的来源,但这不切实际,
因此减振不等于消除振动的来源。比较可行的办法是,采取措施将振动的来源(发动机)与机身隔离,减弱传递给机身的振动,这种措施
就是振动隔离。
飞机搭载了大量精密仪器,减
振不是在振动出现后再设法排除,而
是开始于飞机的研制阶段。以航空发
动机来说,在其安装环节,工程师就要在发动机上布置减振器。
由于飞机飞行环境恶劣,航空用
减振器除了要求能在一定范围内提供较大的阻尼(任何振动系统在振动中,由于外界作用,例如阻力、摩擦力或者系统本身固有的原因引起的,振动幅度逐渐下降的特性)外,
还要求其具有抗冲击性能好、防高温、耐腐蚀等特性。而航空发动机上的减振器因为靠近发动机,在抵抗
振动、防高温等性能方面要求会更高,
发动机吊挂装置连接起了发动机与机翼
机翼
吊挂装置
发动机
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(责任编辑 / 高琳 美术编辑 / 周游)
可用于飞机发动机上的
金属丝网减振器(供图金属丝网减振器使用的
不锈钢金属丝网块(供
发
动
机
发动机
左主安装节
左
上
拉
杆
左
下
拉
杆
左主减震器
发动机
右主安装节右上
拉
杆
右主减震器
右
下
拉
杆
拉杆接头
拉杆接头
右斜拉杆
左斜拉杆
某涡轮螺旋桨飞机发动机减振器连接示意图
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航空发动机强度与振动--课程设计
航空发动机强度与振动
课程设计报告
姓名:肖庭文
专业:飞行器动力工程
班级:080141H
指导教师:李书明(教授)
但敏
二0一一年十一月
题目及要求
题目 基于ANSYS 的叶片强度与振动分析
1.叶片模型
把叶片简化为根部固装的等截面悬臂梁。
叶片模型如右图所示,相关参数如下:
叶片长度:0.04m 叶片宽度:0.008m
叶片厚度:0.002m
叶根截面距旋转轴的距离为0.16m 材料密度:3
m /kg 7900
弹性模量:
a
11
P 10
.12
泊松比 : 0.3
2.叶片的静力分析
(1)叶片在转速为5000rad/s 下的静力分析。
要求:得到von Mises 等效应力分布图,并对叶片应力分布进行分析说明。
3.叶片振动的有限元分析
(1)叶片静频计算与分析
要求:给出1到10阶的叶片振型图,并说明其对应振动类型。 (2)叶片动频计算与分析
要求:计算出叶片在转速为1000rad/s ,2000rad/s,4000rad/s,8000rad/s,10000rad/s 下的动
频值,用表格形式表示。
(3)共振分析
要求:根据前面的计算结果,做出叶片共振图(或称Campbell 图),找出叶片的共振点
及共振转速。
4. 按要求撰写课程设计报告
说明:网格划分必须保证结果具有一定精度。各输出结果图形必须用ANSYS 的图片输出功能,不允许截图。
课程设计报告
基于ANSYS 的叶片强度与振动分析
1.ANSYS 有限元分析的一般步骤 (1)前处理
前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。在Preprocessor 处理器中进行。包括:分析环境设置(指定分析工作名称、分析标题)、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性(如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度)、建立几何模型(一般用自底向上建模:先定义关键点,由这些点连成线,由线组成面,再由线形成体)、对几何模型进行网格划分(分为三个步骤:赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分)
航空发动机振动测试技术研究
航空发动机振动测试技术研究
顾宝龙赵振平何泳闫旭陈浩远
(中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海 201601)
摘要综述了航空发动机振动测量的必要性及发展现状,介绍了国内外正在发展中的先进航空发动机振动测量技术方法,并对它们的测量原理、特点和应用进行了阐述。
关键词发动机振动测试
Research on aero-engine vibration testing technology
Gu Baolong Zhao Zhenping He Yong Y an Xu Chen Haoyuan
(Aviation Industry Corporation of China Shanghai Aero Measurement & Control Technology Research Institute
Key Laboratory of Aviation Technology for Fault Diagnosis and Health Management Research, Shanghai ,201601)
Abstract This paper reviews the current status of development and the necessity of aero-engine vibration testing, introduces the development of the domestic and foreign advanced technology aviation engine vibration test methods. Their testing principles,characteristics and applications are described.
航空发动机整机振动分析与控制
区域治理前沿理论与策略航空发动机整机振动分析与控制
李文龙
中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,辽宁 沈阳 110043
摘要:发动机整机振动对发动机的性能有着直接的影响,尤其是在飞行过程中的整机振动会增加磨损,导致系统故障,从而造成不可预知的后果。基于此,下文对航空发动机整机振动的振源进行了分析,并总结了常用的控制方法,以便为解决航空发动机整机振动问题提供参考价值。
关键词:航空发动机;整机振动;控制方法
航空发动机整机振动故障是发动机工作中比较常见和危害较大的故障,随着航空发动机推力和旋转速度的不断增长,发动机结构承受的动态强度和振动载荷越来越大,从而对航空发动机的性能产生了极大的影响。同时,飞机在飞行中过量的振动也会增加相应的磨损,从而导致严重故障和系统损失,所以如何及时排除发动机振动故障是发动机研制中的重要课题。
一、航空发动机整机振动的振源分析
目前,航空发动机整机振动的故障类型主要包括转子不平衡、转子弯曲、主轴承故障、不均匀气流涡动等,下面是对其中集中故障类型产生原因的分析:
1气流原因
对于气流的原因主要包括两种,一种是叶栅尾流,其造成的振动是在航空发动机环形气流通道中,由于静子叶片的存在使得叶片下游的气流总压和流速有所降低,而当转子叶片通过这段区域时,所受的气动力将有所改变,从而激起叶片的振动;另一种是封闭气流,其是因压气机转子和静子之间有漏气,对压气机的效率有一定的影响,并且气体在封闭腔内旋转滞后于转子运动,从而造成压力分布不均匀,引起整机振动现象。因此,为了减少气流振动,相关人员可以采取加装周围遮挡、阻尼密封等手段来减小气流在封闭腔内的流速。
航空发动机整机振动分析与控制
D 01:10.19392/j . c n k i . 1671-7341.201805129
航空发动机整机振动分析与控制
闫志敏刘涛刘本胜韩亮亮
辽宁壮龙无人机科技有限公司辽宁沈阳110136
摘要:航空发动机工作过程中较为普遍发生的和严重的故障就是发动机整体振动是,同时由于其复杂性,也在一定程度上 增加了控制的难度。本文对常见的发动机整机振动类型进行了阐述,并对引起航空发动机整机振动的原因的进行了分析,同时总 结了常用的控制方法,以期为解决航空发动机整机振动的问题提供参考。
关键词!航空发动机;整机振动;类型;原因;控制科技风2018年2月_________________________________________________________________________________机械化工
发动机整机振动会严重影响发动机的性能,特别是在飞行 过程中的整机振动,会增加磨损,导致系统故障,造成不可预知
的后果。为此,振动故障类型的准确把握,原因的细致分析,控 制技术的熟练掌握显得十分重要,这不仅可以极大地提高航空 发动机的安全性和可靠性,而且也可以增强其适应性,减少维
护保养费用。这也是发动机研发时需要探索的重要课题。1常见的发动机整机振动类型整理相关资料发现,目前较为常见的故障类型主要包括: 转子不平衡、转动件与静子件之间的摩擦、转子弯曲、同心度问
题、主轴承故障、附件轴承和齿轮损坏、油膜振荡、转轴开裂、不 均匀的气流涡动等等。找准故障类型,是进行故障原因分析, 并找到解决办法的前提。2引起航空发动机整机振动的原因2.1转子发生故障(1) 转子不平衡。转子不平衡是航空发动机整体振动的众 多原因中最主要的一种。它不仅可以产生噪音,诱发其他类型 故障,更会对发动机的安全运行造成巨大威胁。识别转子不平 衡,并采取有效措施降低其发生频次,是减少发动机整体振动 发生的重要措施。相对于其他原因引起的振动,转子不平衡有
航空发动机整机振动控制技术分析
航空发动机整机振动控制技术分析
摘要:本文主要对航空发动机整机振动控制技术进行解析。首先阐述航空发
动机整体振动控制技术的设计过程,同时从航空发动机整机振动控制技术的装配
过程以及验证过程等方面,详细解析了控制技术的操作要点。
关键词:航空发动机;整机振动;控制技术
引言
航空发动机整机一旦出现振动问题会影响到飞机的安全飞行,因此需要明确
发动机振动的影响因素,通过利用现代化技术来控制振动现象,从而提升航空飞
机发动机的运行稳定性。
1 航空发动机整体振动控制技术的设计过程
(1)系统动力学设计。在该设计过程中,主要研究的是转子动力学系统,
特别是转子临界转速问题,确保其运行的稳定性,才能达到使用的效果。比如某
发动机本身就有双转子临界转速的结构,但是没有实现系统整体性判定,容易导
致发动机过载或者不同心的问题,所以研究人员展开分析和研究,耦合系统振动
特性存在偏差。此外,发动机系统设计中,应积极有序的组织进行线性系统振动
分析,优化系统内技术参数,比如刚度参数、阻尼参数等,从而得出最佳的设计
效果。在发动机技术不断发展与提升的背景之下,要处理强非线性因素适应度,
就要进行整个系统的振动控制,实现综合性分析。发动机的基本参数是人们关注
的重点,集中分析概率分布,并且选择合适的处理措施。但是也要注意,结构功
能差组合参数、装配过盈范围参数以及温度梯度参数等,都进行动柔分析。因此,技术人员为了预防发生整机振动的问题,通常要将整体结构作为系统展开分析,
分析研究力学特性结构,掌握振动原理,提高设计水平。
(2)支承连接系统动力单元。经过动力学分析后发现,很多人对于航空发
航空发动机载荷谱综述
航空发动机载荷谱综述
随着现代飞机的日益发展,发动机作为飞机的“心脏”,在维持着飞机正常运转的同时,也面临着来自外界的各种载荷。航空发动机载荷谱综述,即是对于发动机在实际使用中的载荷情况的总结和分析。发动机载荷谱的获取对于研发、设计、维护及安全保障等方面都具有重要的作用。本文将从发动机载荷谱的定义入手,探讨其应用意义以及现阶段的研究进展。
首先,发动机载荷谱是指发动机在实际使用中所承受的各种力、热、振动等载荷的统计情况。其中包括了来自自身转速、飞机飞行失速、大气扰动和飞机震动等多种因素所引起的载荷。这些载荷都是以时间、频率、强度等方面进行记录和统计,为后续的设计、仿真和测试提供参考依据。
其次,发动机载荷谱在航空工业中具有广泛的应用价值。首先,对于发动机研发来说,通过对发动机载荷谱的分析,可以评估不同部件受力情况以及寿命,从而改进设计方案,提高发动机的可靠性和寿命。其次,对于发动机的维修和维护来说,对于发动机载荷进行分析可以确定发动机寿命和更换周期,确保经济性和安全性。此外,在航空事故调查中,对发动机载荷谱的研究也有很大的帮助。
最后,目前发动机载荷谱研究也取得了许多进展。随着仿真技术的发展,人们开始利用计算机仿真模拟发动机在实际使用过程中的载荷情况,以避免实验过程中的损伤和成本高昂。同时,各大航空公司也加强了对于发动机寿命周期的监控,对于得到的载荷数据不断优化,进一步提高了发动机性能和寿命。
综上所述,发动机载荷谱的分析对于飞机工业的发展和安全性保障至关重要。随着技术的不断进步和航空工业的发展,在未来,发动机载荷谱研究将迎来新的发展机遇和挑战,相信未来一定会取得更为丰硕的成果。航空发动机载荷谱的数据通常涵盖转速、温度、压力、振动等方面的信息。通过对这些数据的记录、统计和分析,可以了解发动机在运转中所承受的各种载荷,进而更好地进行设计和测试。下面,我们来列举一些典型的发动机载荷谱数据,并简要分析其含义和作用。
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航空发动机强度与振动课程设计报告
题目及要求
题目基于 ANSYS 的叶片强度与振动分析
1.叶片模型
研究对象为压气机叶片,叶片所用材料为 TC4 钛合
金,相关参数如下:
材料密度:4400kg/m3弹性模量:1.09*1011Pa
泊松比: 0.34 屈服应力:820Mpa
叶片模型如图 1 所示。把叶片简化为根部固装的等截
面悬臂梁。叶型由叶背和叶盆两条曲线组成,可由每条曲
线上 4 个点通过 spline(样条曲线)功能生成,各点位置
如图 2 所示,其坐标如表 1 所示。
注:叶片尾缘过薄,可以对尾缘进行修改,设置一定的圆角
2.叶片的静力分析
(1)叶片在转速为 1500rad/s 下的静力分析。
要求:得到 von Mises 等效应力分布图,对叶片应力分布进行分析说明。并计算叶片的安全系数,进行强度校核。
3.叶片的振动分析
(1)叶片静频计算与分析
要求:给出 1 到 6 阶的叶片振型图,并说明其对应振动类型。
(2)叶片动频计算与分析
要求:列表给出叶片在转速为 500rad/s,1000rad/s,1500rad/s, 2000rad/s 下的动频值。
(3)共振分析
要求:根据前面的计算结果,做出叶片共振图(或称 Campbell 图),找出叶片的共振点及共振转速。因为叶片一弯、二弯、一扭振动比较危险,故只对这些情况进行共振分析。
3. 按要求撰写课程设计报告
说明:网格划分必须保证结果具有一定精度。各输出结果图形必须用ANSYS 的图片输出功能,不允许截图,即图片背景不能为黑色。
课程设计报告
基于 ANSYS 的叶片强度与振动分析1. ANSYS 有限元分析的一般步骤
(1)前处理
前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。在Preprocessor 处理器中进行。包括:分析环境设置(指定分析工作名称、分析标题)、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性(如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度)、建立几何模型(一般用自底向上建模:先定义关键点,由这些点连成线,由线组成面,再由线形
成体)、对几何模型进行网格划分,网格的划分往往越密集所求应力分布越明显,但为了电脑计算方便,运行速度快一点,本次设计共划分50个网格(分为三个步骤:赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分)
在本课程设计中,先在Preferences 中定义了所要研究的对象是structural (结构),然后在Preprocessor 中定义材料的类型为structural solid->Brick 8node 50再设定材料密度为DENS=4400kg/m 3,弹性模量为EX=a 11P 10.092 ,泊松比为PRXY=0.34。最后根据叶片在空间的摆
放位置创建关键点(Keypoints ),然后依次建立面(Areas )->体(Volumes)。
(2)施加载荷、设置求解选项并求解
这些工作通过Solution 处理器来实现。指定分析类型(静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析等)、设置分析选项(不同分析类型设置不同选项,有非线性选项设置、线性设置和求解器设置)、设置载荷步选项(包括时间、子步数、载荷步、平衡迭代次数和输出控制)、加载(ANSYS 结构分析的载荷包括位移约束、集中力、面载荷、体载荷、惯性力、耦合场载荷,将其施加于几何模型的关键点、线、面、体上)然后求解。
在本课程设计中,静力分析时要固定底面边界,施加1500rad/s 绕X 轴的转速;模态分析中的静频分析时要固定底面边界,设定6阶最大阶数,然后求解(solve ),最后查看结果;模态分析中的动频分析时要固定底面边界,先在static 分析类型中第一次求解(solve )出对应转速下的离心拉伸应力,然后再到modal 分析中第二次求解(solve )
出动频值,求解时要考虑离心拉伸应力的影响。
(3)后处理
当完成计算以后,通过后处理模块General Postproc查看结果。ANSYS软件的后处理模块包括通用后处理模块(POST1)和时间历程后处理模块(POST26)。可以轻松获得求解计算结果,包括位移、温度、应变、热流等,还可以对结果进行数学运算,然后以图形或者数据列表的形式输出。结构的变形图、内力图(轴力图、弯矩图、剪力图),各节点的位移、应力、应变,还有位移应力应变云图都可以得出,为我们分析问题提供重要依据。
在本课程设计中,主要是通过后处理模块查看叶片变形的位移振动图(DOF solution)和von Mises等效应力分布图(stress)。算出的动频值结果可以在Results summary中查看,另外还可以通过菜单栏中的PlotCtrls->Hard Copy->To File...中输出白底色图片和PlotCtrls->Animate->mode shape中输出动画。
2.叶片的静力分析
图1 转速为500rad/s时叶片等效应力分布图
图2 转速为500rad/s时叶片变形的位移振动图
分析:
理论上叶片自上到下应力应该逐渐增大,最小应力MX发生在叶尖部,最大应力MN发生在叶根部。因为在这里叶片可以简化的看成根部完全固装的等截面悬臂杆。把叶片网格划分成有限个微元单元体后,在1500rad/s离心力的作用下,靠近外层的微元单元体所受到的外侧材料的总的离心应力较小,越靠近根部时,截面外侧所有材料的离心力都将加载到该截面上,所以越靠近根部,截面所受到的总的离心应力就越大。
用ANSYS软件建模求解后,所得到的叶片应力分布图大致符合理论分析。最大应力出现在叶根后缘,其应力为1.83*109Pa,而钛合金的屈服应力为8.2*108Pa,其安全系数为n s=8.2*108Pa/1.83*109Pa=0.45。也就是说,其最大应力超过了材料的区服极限。
3.叶片的振动分析
(1)叶片静频计算与分析
基于ANSYS14.5.7软件的计算过程:先是建立叶片模型,建模过程中要通过关键点确定它在空间中的精确的相对位置;然后是选择模态分析(modal),接着设定6阶模态分析,固定底面边界,然后是求解(solve);最后通过Read Results和Plot Results查看1-6阶各阶振动位移图(DOF solutions),结果如下: