涡轮盘剩余寿命预测及可靠性分析

1144766066 · 发表于 2022-5-13 09:50:01

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本文以航空发动机涡轮盘为研究对象，主要针对航空发动机涡轮盘剩余寿命与可靠性的研究。涡轮盘是航空发动机的主要承力部件之一，在工作中承受机械负荷和热载荷的共同作用，工作应力水平较高。由于其工作环境恶劣，涡轮盘易发生疲劳断裂事故，成为故障较多的零部件之一，其寿命直接影响发动机的使用维护以及整机寿命。涡轮盘剩余寿命与可靠性对发动机的安全性、可靠性和使用经济性有重要作用。考虑已知飞行科目下的实际载荷情况，对实际载荷谱进行处理和分析，得到对涡轮盘寿命影响最大的主次循环，随后通过good-man曲线将次循环进行等效转换成脉冲循环，以便于计算。依据发动机冷却系统原理，对涡轮盘进行热分析，得到涡轮盘的温度边界条件。根据发动机结构，得到涡轮盘模型的位移边界条件。通过有限元计算，得出不同主次循环载荷下的涡轮盘疲劳寿命。通过热强综合参数方程计算蠕变寿命。通过对已知载荷的分析得出，涡轮盘在已知载荷谱下经历主次循环次数以及蠕变保载时间，然后利用线性损伤累加理论，得出涡轮盘在已知工作时间内的寿命损耗。通过对未来飞行计划的分析，得出未来飞行载荷谱，进而得到涡轮盘在计划完成的载荷谱下的疲劳寿命和蠕变寿命。利用线性损伤累加理论可以对涡轮盘的剩余寿命进行预测。考虑影响涡轮盘剩余寿命的随机因素，得出剩余寿命的概率分布，并进行可靠性分析。在对发动机使用维护及可靠性要求日益提高的背景下，涡轮盘剩余寿命的题目也将引起更多关注。通过本文的研究，对已知已工作载荷情况下的剩余寿命预测题目提供了解决思路，对解决其他类似的剩余寿命题目也具有参考价值。

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