某型航空发动机中介机匣分流环插接安装的脱开失效载荷分析

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1、第38卷第1期航空发动机V0l-38NO．12012年2月AeroengineFeb．2012某型航空发动机中介机匣分流环插接安装的脱开失效载荷分析刘长春，廖连芳，邵丕仁，安中彦(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：采用有限元分析软件Ansys对某型航空发动机中介机匣分流环插接安装的脱开失效载荷进行了分析，对其中涉及的有限元计算中的非线性问题进行了简化，将状态非线性转化为位移边界条件，只考虑材料非线性，提高了计算效率。经试验验证表明：这种简化计算方法合理可行，能够为该结构的设计提供有意义的参考。关键词：有限元；材料非线性；状态非线性；边界条

2、件；失效载荷；中介机匣；分流环；航空发动机InvalidationLOadAnalysisofSplicingDetachmentforanAeroengine刘长春(1976)，女，高级工程师，从事IntermediateCaseSplitter航空发动机结构强度设计工作。LIUChang—chun，LIAOLian—fang，SHAOPi—ren，ANZhong—yan收稿日期：2011-07—29(AVIcsh。ny“gE“gi“。D。ignandR。。rchInstitue,sh。“yang110015,china)Abstract：Theinval

3、idationloadofsplicingdetachmentwasanalyzedbyAnsysprogramforanaeroengineintermediatecasesplitter．Thecorrelativenonlinearmatterwassimplified．Thestatenonlinearitywastranslatedtothedisplacementboundaryconditions，atthesametimethematerialnonlinearitywasexclusivelyconsidered．Inthiswaythec

4、omputationeficiencywasimproved．Thetestresultsshowthatthesimplifiedmethodisfeasible，andcanprovidesignificantreferenceforthestructuredesign．Keywords：finiteelement；materialnonlinearity；statenonlinearity；boundarycondition；invalidationload；intermediatecase；splitter；aeroengine进行计算分析时，必然涉

5、及状态非线性和材料非线性O引言问题，这就造成在计算过程中产生收敛速度较慢甚至某型航空发动机中介机匣采用钛合金整体铸造不收敛的问题，无法满足工程设计高速、高效、高精度结构，而其上安装的分流环由6块扇形块组成，分布的要求。于中介机匣的6块支板之问，与各支板上的支臂共本文根据分流环与中介机匣的安装方式，将状态同形成发动机内、外涵分界面，将来自风扇的气流分非线性转化为边界条件，只考虑材料非线性，大大简成内涵和外涵2股。每块分流环扇形块后安装边与化了计算过程，节省了计算时问，提高了计算效率。中介机匣固定环及高压压气机前机匣前安装边之间1模型简化通过螺栓连成一体；而分流

6、环两侧与相邻支板支臂涂胶搭接，这种分流环与中介机匣支板支臂插接的分流环结构及分流环在中介机匣上的安装方式安装方式必然存在在大载荷作用下脱开的情况，因如图1所示。分流环后安装此需要对分流环从中介机匣支板支臂上脱开的载荷边、中介机匣安装边和高压—-7I—～止一I卜进行计算分析。压气机前机匣前安装边通簇／盆鞣／焊点霎曩采用有限元程序对中介机匣分流环的脱开载荷过螺栓连接在一起，因此分图1分流环结构8航空发动机第38卷析分流环的脱开载荷时，应该考虑分流环、中介机匣着搭接量的线性增大，脱开载荷的增量逐渐减少。也和高压压气机前机匣3个部件。同时考虑到计算上的就是说，分流环

7、的变形随着载荷的增大，开始时按线可实施性、计算效率以及计算结果的有效性，采取以性规律增大，但后来是按0．50下方式进行计算分析：非线性规律大幅增大，最(1)中介机匣以及高压压气机前机匣整个结构是后分流环大面积进入塑塞近似对称的，因此选取整个组件结构的1，6作为计算性，此时再增大搭接量已星s模型；不能明显提高承载能力。由此可以推得这种结构1234搭接5量6／ra7m89101(2)由于分流环和高压压气机前机匣都为薄壁结的分流环的最大承载能图3不同搭接量时的构，因此可采用有限单元法中的壳单元进行计算分析；力为O-50MPa。脱开载荷(3)分流环从中介机匣支板支臂

8、上脱开会有大变形以及残余变形，因此采用材料弹塑性计算