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摘要
涡轮是液体火箭发动机重要的能量转换部件,其工作可靠性将直接关系到发动机乃至航天运载器的安全性,因此迫切需要对涡轮盘的疲劳寿命进行准确预测。首先,进行涡轮全三维非定常气—热—固耦合分析,给出涡轮启停、稳定工作过程的压力、温度载荷;其次,在离心力、气动载荷和热负荷共同作用下进行弹塑性分析,获取涡轮在启动、关机瞬变过程及稳定运转阶段应力应变响应数据;再次,采用Morrow弹性应力线性修正方法进行平均应力修正,利用基于Von-Mises应力修正方法和Manson-McKnight多轴应力方法将多轴应力作用转换为单轴应力作用,并以GH4586材料疲劳性能试验数据为基础,提出一种基于等寿命原理修改应变—寿命预估公式的方法;最后,基于局部应力应变的修正Manson-Coffin(M—C)通用斜率方程对轮盘热端结构在工作循环下的低周疲劳寿命进行精确分析。研究表明,涡轮盘具有一定的疲劳强度安全裕度,启动过程力热冲击对轮盘疲劳寿命的影响较大,分析结论可为涡轮疲劳强度设计提供参考依据。
- 出版日期2020
- 单位西北工业大学
