套齿联接结构微动疲劳寿命预测方法研究

【作者】 崔海涛； 董磊； 李爱民；

【机构】 南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室；

【摘要】 航空发动机是飞机的心脏,结构复杂,相当大的一部分零部件都存在微动损伤,其中有些是关键件,如压气机和涡轮盘与叶片的联接,盘和轴的联接等。对于某些高寿命的构件,由于微动磨损的影响,寿命会下降30%以上,若对此现象估计不足,就可能成为事故产生的根源。套齿联接结构以其结构紧凑等优点被广泛应用于高速旋转机械转子系统的轴系连接中,相互之间传递扭矩。有研究表明这种联接中存在微动损伤影响,针对航空发动机套齿联接结构,在了解其结构形式和受力状态基础上,建立了适用于套齿结构的微动疲劳寿命预测模型,利用ANSYS参数化设计语言APDL建立套齿结构三维参数化几何模型及二维有限元模型,对其进行有限元接触分析,计算应力应变,提取微动损伤参数,利用建立的基于临界平面法的微动疲劳寿命预测模型对套齿结构进行寿命预测,并通过实验结果对其进行验证,以便提供适合于套齿联接结构的微动疲劳寿命预测方法。研究表明:损伤参量SSR、SWT、CCB均预测裂纹萌生在接触区域末端,与试验结果一致;寿命预测方面,基于SWT和SSR参量的寿命预测误差分散带在1.5倍因子以内,可以较好的预测套齿结构的微动疲劳寿命。更多还原