航空发动机转子系统模拟支承设计与刚度计算

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1、第42卷第6期航空汁算技术V01.42No.62012年11月AeronauticalComputingTechniqueNov.2012航空发动机转子系统模拟支承设计与刚度计算程小勇1,陈果1,李成刚2,王晶1,王海飞1(1.南京航空航天大学民航学院,江苏南京210016;2.沈阳航空发动机设计研究所强度振动技术中心,辽宁沈阳110015)摘要:为了进行实际航空发动机转子系统组装状态下的模态试验,模拟实际航空发动机转子支承刚度,设计了转子支承结构,在CATIA软件中建立了支承的三维实体模型,将三维模型导入ANSYSWorkbench中,

2、采用自动生成网格,考虑到不同的网格划分大小对结果的影响,对支承的不同结构划分了不同大小的网格。为了精确计算支承刚度,对轴承座采用空心轴内表面上加面力、空心轴外表面上加轴承栽荷、轴承外圈内表面上加轴承栽荷三种施加栽荷方式,并进行了计算结果比较,结果表明,支承设计满足了实际航空发动机的转子支承刚度需求,转子支承刚度的计算方法正确可靠。关键词:航空发动机;转子支承;有限元分析;静刚度计算中图分类号:V231.9文献标识码:A文章编号:1671—654X(2012)06—0009.04RotorSupportSimulationDesignand

3、EquivalentStiffnessComputationforAero-engineCHENGXiao.yon91,CHENGu01,LICheng.gan92,WANGJin91,WANGHai.feil(1.CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China;2.StrengthandVibrationTechniqueCenter,ShengyangAero-engineDesignInstitute,S

4、henyang110015,China)Abstract:Inordertocarryoutthemodaltestingoftheactualaero-en舀nerotorsysteminassemblystateandsimulatethestiffnessoftheactualaero—enginerotorsupport,inthispaper,wedesigntherotorsup—portstructure,athree—dimensionalsolidmodelthatsimulatestherotorsupportiscr

5、eatedbyCATIAsoft—ware,thenisimportedintotheANSYSWorkbenchsoftware,theFEmodelismeshedbyautomatic鲥dgenerationtechnique,consideringtheeffectofdifferentmeshsizeontheresults,thedifferentpansofthesupportaredividedintodifferentsize.Inordertocalculatethestiffnessaccurately.theloa

6、diSactedonthebearingpedestalthroughthreemethods:surfaceforceontheinnersurfaceofthehollowaxis;bearing10adontheoutersurfaceofthehollowaxis:beatingloadontheinnersurfaceoftheouterringofthebear.ing.Finallythecalculatedresultsofthreemethodsarecomparedandtheresultsshowthatthisro

7、torsup—portmeetthestiffnessrequirementsoftheactualaero—enginerotorsupport,themethodsofthestiffnesscalculationoftherotorsupportiscorrectandeffective.Keywords:aero—engine;rotorsupport;finiteelementmethodanalysis;staticstiffnesscalculation引言刚度体现的是结构在外部作用力下抵抗变形的能力,刚度的大小不仅受边界条

8、件、几何形状和外作用力的施加形式的影响,还受到结构本身材料特性的影响,比如弹性模量等。为保证航空发动机能够安全稳定地工作,避免航空发动机在工作的过程中出现较大的振动,在研究设计航空发动机的过程

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1、第42卷第6期航空汁算技术V01.42No.62012年11月AeronauticalComputingTechniqueNov.2012航空发动机转子系统模拟支承设计与刚度计算程小勇1,陈果1,李成刚2,王晶1,王海飞1(1.南京航空航天大学民航学院,江苏南京210016;2.沈阳航空发动机设计研究所强度振动技术中心,辽宁沈阳110015)摘要:为了进行实际航空发动机转子系统组装状态下的模态试验,模拟实际航空发动机转子支承刚度,设计了转子支承结构,在CATIA软件中建立了支承的三维实体模型,将三维模型导入ANSYSWorkbench中,

2、采用自动生成网格,考虑到不同的网格划分大小对结果的影响,对支承的不同结构划分了不同大小的网格。为了精确计算支承刚度,对轴承座采用空心轴内表面上加面力、空心轴外表面上加轴承栽荷、轴承外圈内表面上加轴承栽荷三种施加栽荷方式,并进行了计算结果比较,结果表明,支承设计满足了实际航空发动机的转子支承刚度需求,转子支承刚度的计算方法正确可靠。关键词:航空发动机;转子支承;有限元分析;静刚度计算中图分类号:V231.9文献标识码:A文章编号:1671—654X(2012)06—0009.04RotorSupportSimulationDesignand

3、EquivalentStiffnessComputationforAero-engineCHENGXiao.yon91,CHENGu01,LICheng.gan92,WANGJin91,WANGHai.feil(1.CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China;2.StrengthandVibrationTechniqueCenter,ShengyangAero-engineDesignInstitute,S

4、henyang110015,China)Abstract:Inordertocarryoutthemodaltestingoftheactualaero-en舀nerotorsysteminassemblystateandsimulatethestiffnessoftheactualaero—enginerotorsupport,inthispaper,wedesigntherotorsup—portstructure,athree—dimensionalsolidmodelthatsimulatestherotorsupportiscr

5、eatedbyCATIAsoft—ware,thenisimportedintotheANSYSWorkbenchsoftware,theFEmodelismeshedbyautomatic鲥dgenerationtechnique,consideringtheeffectofdifferentmeshsizeontheresults,thedifferentpansofthesupportaredividedintodifferentsize.Inordertocalculatethestiffnessaccurately.theloa

6、diSactedonthebearingpedestalthroughthreemethods:surfaceforceontheinnersurfaceofthehollowaxis;bearing10adontheoutersurfaceofthehollowaxis:beatingloadontheinnersurfaceoftheouterringofthebear.ing.Finallythecalculatedresultsofthreemethodsarecomparedandtheresultsshowthatthisro

7、torsup—portmeetthestiffnessrequirementsoftheactualaero—enginerotorsupport,themethodsofthestiffnesscalculationoftherotorsupportiscorrectandeffective.Keywords:aero—engine;rotorsupport;finiteelementmethodanalysis;staticstiffnesscalculation引言刚度体现的是结构在外部作用力下抵抗变形的能力,刚度的大小不仅受边界条

8、件、几何形状和外作用力的施加形式的影响,还受到结构本身材料特性的影响,比如弹性模量等。为保证航空发动机能够安全稳定地工作,避免航空发动机在工作的过程中出现较大的振动,在研究设计航空发动机的过程

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