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基于断口反推2A12铝合金叶轮高速旋转状态下的振动应力

0引言铝合金压气机叶轮是飞机环境控制冷却系统涡轮冷却器的核心部件,它的共振问题一直困扰着产品的质量和寿命,是一个普遍且严重的问题。一旦叶轮失效,后果非常严重,因而通过一些方法和手段估算其实际工况条件,防止其失效的意义重大。共振条件下产生振动应力就是判定其能否承受这种振动或估算其疲劳寿命的依据。对于低速旋转破坏的应力,可以通过受力分析或试验确定;但对于高速旋转(转速大于65 000r·min一‘)叶轮所承受振动应力的确定,则难以通过受力分析和动态测试进行。已有人应用断口反推法对高速旋转构件所承受的振动应力进行了分析和研究,一3〕。该方法主要根据实际疲劳断口上的形貌特征,反推计算出疲劳应力。因为实际疲劳断口真实地记载了断裂之前疲劳裂纹形成和扩展的过程,通过现代的测试技术对断口进行定量分析和测量,再根据断裂力学裂纹疲劳扩展理论,并结合该材料的试验数据,最终可反推出其工作时所承受的振动应力。利用疲劳条带间距反推疲劳振动应力是目前断口反推...  (本文共4页) 阅读全文>>

《北京航空航天大学学报》2010年05期
北京航空航天大学学报

旋转状态气膜冷却的大涡模拟

气膜冷却是在航空发动机的火焰筒壁面、涡轮导向器叶片和工作叶片、加力燃烧室和尾喷管中广泛应用的一种冷却技术,在射流与横向流体相互作用(JICF,Jet In Cross-Flow)过程中会出现对转涡对(CVP,Count rotating Vortex Pair)、马蹄涡、垂直尾迹涡、射流剪切层涡等相干结构.为了深入理解气膜冷却过程的物理机制,有必要对JICF问题中出现的涡系结构进行细致研究.通过数值模拟对气膜冷却进行研究的方法中,大涡模拟(LES,Large Eddy Simulation)在一定程度上能实现做机理分析的目的,且其计算量能被一般科研机构承受,逐渐成为一种研究气膜冷却机理的有效工具.早期用LES研究气膜冷却的工作[1-2]详细分析了射流尾迹区发夹涡结构的动力特征及其对非稳态换热的影响,有助于深刻理解气膜冷却过程的物理机制,同时也能与工程应用相结合,如文献[3]用LES计算结果给气膜冷却结构设计提供了指导.以上研究的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机械设计》1992年05期
机械设计

旋转状态下干涉配合应力分析的边界元法

引言2二维弹性问题边界元法的 基本方程 在机械结构中,常常采用干涉配合来实现两零件的联接。在许多场合中,配合件是在高速旋转状态下工作,这时由于离心力的 ,作用,会使配合状态发生变化。为了计算联接件的强度和分析其工作是否可靠,必须对联接的有关力学参数进行计算。通常的计算方法是应用有关弹性力学的解。但当配合件的形状和受力都较复杂时,弹性力学的解只能近似计算或采用数值计算。在数值计算时用有限元法较普遍,并能取得良好的工程效果。但有限元法在计算时数据准备工作量大;同时,由于干涉配合中结合面上的作用力是分布力,而有限元法在计算中是通过节点上集中力进行处理的。因此,由有限元法计算出的接合面上应力的精度低。 本文讨论了旋转状态下干涉配合的边界元分析。由于在处理干涉配合的接合面上的联结条件时,将边界上的位移和作用力向量用沿边界的法向分量和沿边界的切向分量来表示比较方便。因此,文中首先根据边界局部坐标与整体坐标之间的关系,推导出用在边界局部坐标系...  (本文共7页) 阅读全文>>

《汽车工程》2011年05期
汽车工程

高速旋转状态下汽车弧齿锥齿轮的动力学模态分析

前言弧齿锥齿轮因具有传动平稳、效率高、承载能力强和噪声低等优点,已在汽车、航空航天、石油和化工等诸多领域中代替直齿锥齿轮实现相交轴间的运动传递。弧齿锥齿轮常用作关键的传动部件,例如汽车后桥主减速齿轮,往往处于高速和重载等恶劣工况。工作时齿轮副不仅有复杂的接触,并且在内部和外部激励的共同作用下产生机械振动,当激励频率与齿轮副结构的固有频率接近时,将发生强烈的共振,造成齿轮副强度破坏甚至完全失效。对齿轮副进行有效的模态分析,可在设计阶段掌握齿轮结构的振动特性,特别是确定齿轮传动部件的固有频率,使运转工况避开这些频率或最大限度地减少对这些频率的激励,从而消除过度振动或噪声,提高车辆行驶的舒适性、操纵稳定性和燃油经济性。迄今已有学者[1-5]对结构较为简单的圆柱齿轮进行了有限元模态分析,得到了各阶固有频率和振型;也有学者研究了旋转状态下离心力对于圆柱齿轮变形[6]和模态特性[7]的影响。但对于结构形状复杂的汽车主减速器弧齿锥齿轮的动力学...  (本文共5页) 阅读全文>>

《推进技术》2008年06期
推进技术

旋转状态下气膜冷却换热系数的实验

1引言气膜冷却是航空发动机中应用最广、效率最高的冷却方法之一。Goldstein[1]在1971年对气膜冷却的研究进行了详细的总结。Garg[2~4]等人对1996年之前的研究进展作了综述。Yuen和Martinez-Botas[5,6]在2003年和2005年采用液晶测温的方法分别对平板叶片单孔和孔排模型的气膜冷却进行了实验研究,得到了静止状态下的气膜冷却效率和换热系数分布规律。国内朱惠人,刘松龄[7~9]等人也采用实验和数值计算的方法对静止状态下涡轮叶片的气膜冷却进行了详细的研究。由于旋转实验的复杂性,此前大多数关于气膜冷却的研究都是在静止条件下完成的。仅有的少数旋转状态下的气膜冷却的研究也是在整级涡轮叶栅上进行的。此外,相比绝热气膜冷却效率的研究而言,气膜冷却表面换热系数的研究相对较少,且对于旋转状态下气膜冷却换热系数的基础性研究非常少见。本文采用简单的平板叶片对静止和旋转状态下气膜孔下游对流换热系数的分布规律进行了详细的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《船舶工程》2012年S1期
船舶工程

基于相位差测试的旋转状态扭矩校准

相位差测试可采用磁电式和光电式等方法。目前采用磁电式测相位差的方法较普遍,但是,在某些情况下,受环境条件所限,只能采取其它方法。本文介绍一种基于光纤传感器测相位差的方法,来进行旋转状态扭矩校准[1]。1基本原理在轴上相距L的距离上设有若干道黑白相间的色标,当被测轴受主机输出扭矩驱动后,在被测长度L上产生相对角位移θ,由两个光纤激光探头检测出相对角位移量,该相位差Δθ与被测扭矩成正比,如图1所示。假如采用多组激光探头,可以降低由于被测轴的椭圆度、同轴度、径向跳动和几何尺寸等偏差对测量所产生的误差。图1相位差发生示意图A、B为两个光纤传感器,当轴以一定的扭矩负荷旋转时,A、B两个光纤传感器输出为具有一定相位差的脉冲信号,只要检测出刻在被测轴上的色标的相对偏移量,既相位差Δθ,就可以间接地测量出被测轴上承受的扭矩,相位差检测的基本原理如图2所示。数字光纤传感器A、B发出激光照在被测轴上。由于采用套筒结构,巧妙的消除了安装零位,即没有扭...  (本文共4页) 阅读全文>>