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基于ABAQUS整流支板的有限元分析

发布于:2024-12-05 22:20
有限元分析

      整流支板安装在发动机涡轮后机匣承力支板上,燃气在涡轮内流动,高温高压的燃气以一定的速度沿轴向进入涡轮后机匣,燃气通过涡轮后进入混合器,与外界的空气进行混合,再加力燃烧再次点燃做功。高温高压的燃气通过涡轮后机匣整流支板进行导流,整流支板在交变载荷作用下工作,要掌握内部动态,对其进行预测,确定有限元分析结果与实际工作情况的符合性。
      内护板与内环接触配合,通过铆钉连接在一起;外护板与外环接触配合,通过铆钉与外环连接在一起;整流支板包在承力支板的外侧,两端分别于内护板、外护板接触配合,通过铆钉联接在一起。装配模型为对称结构,所以采用1/11模型建模,减少单元数量,以便提高运算速度。
      采用四结点热耦合四面体单元(C3D4T),线性位移、线性温度,部件(外锥体)含有30672个单元,10396个结点,部件2含有21099个单元,7323个结点,部件3含有45782个单元,15100个结点,整个模型共有97553个单元、32819个结点。
      整流支板、内护板、外护板材料均为GH4708高温合金钢,主要受到热载荷和气动载荷,由于热载荷,使整流支板承受着因温度不均所产生的热应力;由于气动载荷,使补偿切槽孔承受着挤压力。考虑到整流支板主要起整流和隔热的作用,分析对裂纹部位起主导作用的载荷是热载荷。
      启动状态,支板L/3处温度为650℃,L/3处至内环温度梯度依次为580℃、510℃、440℃、370℃、300℃;由L/3处至外环温度梯度依次为577℃、504℃、431℃、358℃、285℃、250℃。
      起飞加力状态,支板L/3处温度为,支板L/3处至内环温度梯度为672℃、579℃、486℃、393℃、300℃,至外环温度梯度为671℃、577℃、483℃、389℃、295℃、250℃。
      战斗状态,支板L/3处温度为750℃,L/3处至内环温度梯度为700℃、600℃、500℃、400℃、300℃,L/3处至外环温度梯度为700℃、600℃、500℃、400℃、300℃、250℃。
      分析计算的整体趋势与实际情况相吻合,最大应力在靠近外环的切槽孔边,靠近内环的切槽孔边也出现了较大的应力,切槽孔边最大应力方向应沿着径向。由于该结构的有限元模型较为复杂,网格质量对计算结果会产生一定的影响。实际工况下,结构产生的裂纹已进入塑性阶段,除受热载荷外,还受气动载荷作用,在从启动到停车的数十个循环中,随着时间的延长,材料的塑变、蠕变、疲劳等因素,都对缺陷产生有影响。



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