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基于ABAQUS整流支板的有限元分析

發布于:2024-12-05 22:20
有限元分析

      整流支板安裝在發動機渦輪后機匣承力支板上,燃氣在渦輪內流動,高溫高壓的燃氣以一定的速度沿軸向進入渦輪后機匣,燃氣通過渦輪后進入混合器,與外界的空氣進行混合,再加力燃燒再次點燃做功。高溫高壓的燃氣通過渦輪后機匣整流支板進行導流,整流支板在交變載荷作用下工作,要掌握內部動態,對其進行預測,確定有限元分析結果與實際工作情況的符合性。
      內護板與內環接觸配合,通過鉚釘連接在一起;外護板與外環接觸配合,通過鉚釘與外環連接在一起;整流支板包在承力支板的外側,兩端分別于內護板、外護板接觸配合,通過鉚釘聯接在一起。裝配模型為對稱結構,所以采用1/11模型建模,減少單元數量,以便提高運算速度。
      采用四結點熱耦合四面體單元(C3D4T),線性位移、線性溫度,部件(外錐體)含有30672個單元,10396個結點,部件2含有21099個單元,7323個結點,部件3含有45782個單元,15100個結點,整個模型共有97553個單元、32819個結點。
      整流支板、內護板、外護板材料均為GH4708高溫合金鋼,主要受到熱載荷和氣動載荷,由于熱載荷,使整流支板承受著因溫度不均所產生的熱應力;由于氣動載荷,使補償切槽孔承受著擠壓力。考慮到整流支板主要起整流和隔熱的作用,分析對裂紋部位起主導作用的載荷是熱載荷。
      啟動狀態,支板L/3處溫度為650℃,L/3處至內環溫度梯度依次為580℃、510℃、440℃、370℃、300℃;由L/3處至外環溫度梯度依次為577℃、504℃、431℃、358℃、285℃、250℃。
      起飛加力狀態,支板L/3處溫度為,支板L/3處至內環溫度梯度為672℃、579℃、486℃、393℃、300℃,至外環溫度梯度為671℃、577℃、483℃、389℃、295℃、250℃。
      戰斗狀態,支板L/3處溫度為750℃,L/3處至內環溫度梯度為700℃、600℃、500℃、400℃、300℃,L/3處至外環溫度梯度為700℃、600℃、500℃、400℃、300℃、250℃。
      分析計算的整體趨勢與實際情況相吻合,最大應力在靠近外環的切槽孔邊,靠近內環的切槽孔邊也出現了較大的應力,切槽孔邊最大應力方向應沿著徑向。由于該結構的有限元模型較為復雜,網格質量對計算結果會產生一定的影響。實際工況下,結構產生的裂紋已進入塑性階段,除受熱載荷外,還受氣動載荷作用,在從啟動到停車的數十個循環中,隨著時間的延長,材料的塑變、蠕變、疲勞等因素,都對缺陷產生有影響。



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