摘要
航空发动机外部管路是航空发动机附件装置的重要组成部分。管路在长期随机振动载荷作用下会出现疲劳失效问题。为保证航空发动机在工作过程中的安全性和可靠性，需要对管路进行疲劳寿命及可靠性分析计算。 本文研究某型号航空发动机燃烧室附近的一段管路，主要通过有限元分析、疲劳寿命计算、管路-卡箍优化和疲劳可靠度计算来展开对航空发动机外部管路振动疲劳寿命分析。论文主要研究内容如下: (1)使用Solidworks对管路和卡箍建立三维模型，导入ANSYSWorkbench中划分网格，得到有限元模型。随后对管路-卡箍进行有限元分析，包括模态分析和随机振动分析，得到管路危险点响应应力的功率谱密度，为后面计算管路疲劳寿命提供数据。 (2)基于管路的有限元分析结果，分别采用频域分析法和时域分析法对管路的振动疲劳寿命进行计算。本文采取的频域分析法有Steinberg法、Bendat法、Wirsching-Light法和Dirlik法;采用的时域模拟方法是逆傅里叶变换法，对时域载荷历程采用的循环计数方法是雨流计数法，并对这些方法的计算结果进行分析说明。 (3)在Solidworks中将卡箍的尺寸参数和卡箍与管路的装配参数进行参数化，导入ANSYSWorkbench中进行优化，设置各参数初始值和范围，采用超拉丁方抽样方法得到数据样本，并利用非参数回归建立响应面模型，优化后管路危险点的应力明显下降。 (4)在确定了管路应力和强度概率密度分布后，利用应力-强度干涉模型计算了在随机振动载荷作用下航空发动机外部管路强度退化到一定程度时的可靠度。
NETL