CN115391953A - 一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法 - Google Patents

一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法 Download PDF

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CN115391953A CN202211078006.1A CN202211078006A CN115391953A CN 115391953 A CN115391953 A CN 115391953A CN 202211078006 A CN202211078006 A CN 202211078006A CN 115391953 A CN115391953 A CN 115391953A
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刘公博
孙君君
郭勇
杨治中
陈育志
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Abstract

本申请属于航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估技术领域，具体涉及一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，包括：切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段；对周期对称的扇段进行网格划分；在网格划分的扇段上分别施加圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向的等效载荷；根据扇段上的应力分布，对圆弧端齿连接结构的强度进行评估。

Description

一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法
技术领域
本申请属于航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估技术领域，具体涉及一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法。
背景技术
航空发动机中圆弧端齿连接结构承受复杂的载荷，包括轴向力、扭矩、弯矩及其横向力，是易发生损伤的关键部位，对航空发动机中圆弧端齿连接结构强度进行可靠的评估，对于圆弧端齿连接结构的设计、改进，以及保证航空发动机的安全具有重要意义。
当前，考虑到航空发动机中圆弧端齿连接结构承受载荷的不对称性，对于航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估，多是采用全环结构进行三维有限元仿真分析，由于圆弧端齿连接结构复杂，存在数量众多的空间圆弧结构相贯、相切，圆弧多、尺寸小，为保证仿真计算精度，需要划分数量众多的限元网格，接触面设置多、难度大，计算量大，会占用较多的计算资源，且不容易收敛，迭代周期较长，难以满足工程上技术方案快速迭代的需求。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，包括：
切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段；
对周期对称的扇段进行网格划分；
在网格划分的扇段上分别施加圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向的等效载荷；
根据扇段上的应力分布，对圆弧端齿连接结构的强度进行评估。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法中，所述切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段，具体为：
在UG软件中，切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法中，所述切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段时，保证圆弧端齿连接结构中接触面的完整性。
本申请至少存在以下有益技术效果：
提供一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，其根据航空发动机中圆弧端齿连接结构周期对称的特点，将其全环模型简化为周期对称的扇段，选取圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向为典型特征部位，在网格划分的扇段上分别施加等效载荷，将轴向力、扭矩、弯矩及横向力等效为局部节点力，将圆弧端齿连接结构全环模型简化为4个位置的单元体进行受力分析，可有效缩减模型的规模及接触对数量，降低计算量，减少对计算资源的占用，以及保证网格划分的密度，保证计算精度，且计算易收敛，能够实现对弧端齿连接结构上应力分布的快速计算分析，高效的实现对圆弧端齿连接结构的强度进行评估，适应工程上技术方案快速迭代的需求。
附图说明
图1是本申请实施例提供的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的空发动机中圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向受载的示意图；
图3是本申请实施例提供的网格划分扇段的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
航空发动机中圆弧端齿连接结构具有周期对称特点，经轴对称模型、非对称载荷受力分析，可选取圆周3点、6点、9点、12点钟四个典型特征部位进行强度分析，运用结构受力载荷等效方法，将轴向力、扭矩、弯矩及横向力等效为局部节点力施加于4个特征位置模型，可保证强度设计薄弱部位识别不遗漏。
在UG软件中根据分析部位数量切取周期对称的扇段，切取扇段时保证端齿连接结构中接触面的完整性。
简化的周期对称的扇段相比全环结构的接触对减少，对周期对称的扇段进行网格划分，建立有限元仿真计算模型，可降低了计算规模，以及能够保证圆弧端齿连接结构关键分析部位的网格密度，从而保证计算精度，降低接触设置数量、难度，提高计算效率。
在网格划分的扇段上分别施加圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向的等效载荷，开展多工况下的圆弧端齿连接结构静强度分析，得到不同工况下圆弧端齿连接结构的应力分布，对圆弧端齿连接结构的强度进行评估，综合考虑强度、寿命要求，确定圆弧端齿连接结构的最优方案。
上述实施例公开的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，将圆弧端齿连接结构原本的全环模型简化为扇形段周期对称结构模型，选取圆周3点、6点、9点、12点钟四个典型特征部位，采用载荷等效方法，将轴向力、扭矩、弯矩及横向力等效为局部节点力，模型施加周期对称边界条件，将对圆弧端齿连接结构全环结构的分析简化为4个位置的单元进行受力分析，能够有效缩减模型的规模及接触对数量，高效的实现对圆弧端齿连接结构受力计算分析，在保障分析精度的前提下，降低分析难度，加快分析计算收敛速度，可降低工作成本，提高工作效率。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，其特征在于，包括：
切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段；
对周期对称的扇段进行网格划分；
在网格划分的扇段上分别施加圆弧端齿连接结构3点、6点、9点、12点钟方向的等效载荷；
根据扇段上的应力分布，对圆弧端齿连接结构的强度进行评估。
2.根据权利要求1所述的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，其特征在于，
所述切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段，具体为：
在UG软件中，切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段。
3.根据权利要求1所述的航空发动机中圆弧端齿连接结构强度评估方法，其特征在于，
所述切取圆弧端齿连接结构中周期对称的扇段时，保证圆弧端齿连接结构中接触面的完整性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118090197A (zh) * 2024-04-17 2024-05-28 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种螺栓圆弧端齿联轴器强度评估方法及系统
CN118090197B (zh) * 2024-04-17 2024-07-02 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种螺栓圆弧端齿联轴器强度评估方法及系统

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