高温环境下薄壁结构声激励响应及疲劳分析与试验验证

栾孝驰; 胡翼飞; 沙云东; 蒋金卓 沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室; 中国航空发动机集团有限公司沈阳黎明航空发动机有限责任公司

摘要:针对航空发动机薄壁结构热声疲劳问题,采用耦合的有限元/边界元法,对GH188薄壁结构进行动力学响应计算,采用改进的雨流计数法和Morrow平均应力模型,结合Miner线性累积损伤理论对薄壁结构疲劳寿命进行了预估。基于高温行波管试验器开展了GH188薄壁结构高温声激振疲劳试验研究,获取了薄壁结构在不同温度和声载荷作用下的模态频率、应力/应变响应和疲劳寿命结果。仿真计算结果与试验结果对比分析表明:数值仿真对结构破坏位置判断准确,破坏位置均为结构根部,结构1阶热模态频率具有一致性,误差0.49%~2.09%之间,X方向应力响应峰值集中在基频附近,随温度升高,结构发生软化刚度下降,响应峰值向左发生偏移,且预测水平与试验一致,误差在1%~3%之间,验证了薄壁结构热声响应计算方法与计算模型的准确性。结构疲劳寿命随温度和声压级的上升而均呈现下降趋势,疲劳破坏时间的预估值与试验结果在一个量级之内,误差在3~3.5倍之间,满足工程级寿命预测要求,验证了薄壁结构热声疲劳寿命预估方法的有效性。

来源期刊:航空动力学报
关键词:薄壁结构  高温声激励  响应分析  疲劳寿命预估  高温行波管试验器  
来源期刊:航空动力学报 2018年第11期

期刊名称:航空动力学报

期刊级别:北大期刊

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