民用发动机附件风扇叶轮疲劳寿命数值分析

• 作者: 李瑞 张行 王阳 张树女
• 来源期刊: 民用飞机设计与研究
• 学科: 航空航天
• 关键词: 离心载荷 气动载荷 风扇流场 叶轮模态 屈服失效 疲劳失效 动态特性
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 经验介绍
• 页码范围: 117-124
• 页数: 8页
• 分类号: V215
• 语种: 中文
• DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2020.04.022

摘要

叶轮疲劳寿命是影响风扇寿命的关键因素,鉴于风扇叶轮低循环疲劳试验周期长、成本高,在叶轮结构前期设计时,对某型叶轮低循环疲劳寿命进行数值分析,根据仿真分析结果初步预估叶轮寿命,给后期的叶轮疲劳寿命试验提供一定参考依据.仿真主要通过对风扇流场、叶轮强度、疲劳及叶轮模态进行分析,得出风扇流场和结构气动载荷下分布云图、叶轮离心、气动、离心气动耦合载荷下应力云图及叶轮前六阶模态云图.结果表明:离心叶轮工作时受到主要载荷为高速旋转时离心载荷,气动载荷对叶轮结构的影响相对较小;在离心气动载荷耦合的情况下,叶轮在19 955 r/min工作转速下的vonMises等效应力及最大应力为21.25 MPa,远小于叶轮结构材料2A70-T6屈服强度204 MPa和疲劳强度102.6 MPa,评估出叶轮结构在整个寿命期内不会发生屈服失效、疲劳失效,能够满足60 000次低周循环疲劳寿命的要求.在静态分析基础上探讨了不同转速下叶轮的动态特性,并绘制叶轮模态特性随转速变化的Campbell图,给出共振风险点,为后续综合考虑动态、静态特性对叶轮疲劳寿命影响奠定基础.