某涡浆发动机涡轮转子强度与寿命计算

【摘要】：本文围绕某涡浆发动机涡轮转子部件开展其强度与疲劳寿命的研究工作。 采用商用有限元软件建立了该发动机三个涡轮盘、六个涡轮转子叶片的有限元模型,计算了在离心载荷及热负荷下的应力分布,结果表明:(1)三级涡轮盘的最大应力点均位于偏心孔内,三级涡轮盘的强度均满足设计要求。(2)六个涡轮转子叶片的强度均满足设计要求。论文针对第Ⅰ级涡轮右侧转子叶片研究了圆角大小对连接处最大应力的影响,并拟合了应力最大值随圆角变化的曲线,从而为涡轮叶片结构的改进设计提供了参考。论文还对该发动机三级涡轮榫头、榫槽进行了接触应力分析,结果显示涡轮榫头、榫槽处的应力水平较高,第Ⅱ、Ⅲ级涡轮榫槽处已达到局部塑性。 采用EGD-3 疲劳寿命分析方法对该发动机三级涡轮盘和六个涡轮转子叶片进行了疲劳寿命估算,结果表明:第Ⅱ级盘的偏心孔寿命最低,但也达到了 2×10~4以上,而第Ⅰ、Ⅲ级盘的偏心孔疲劳寿命均超过 10~5。六个涡轮叶片的疲劳寿命均高于 2×10~5。除第Ⅱ级涡轮榫头的疲劳寿命为 10~4以外,其余榫头、榫槽的低循环疲劳寿命都超过了 2×10~4次循环。