一种轮盘超转试验转接盘优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107977536A(43)申请公布日2018.05.01(21)申请号201711414531.5(22)申请日2017.12.25(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人胡绪腾金小杰宋迎东(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人陈国强(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种轮盘超转试验转接盘优化设计方法(57)摘要本发明公开了一种轮盘超转试验转接盘优化设计方法，在保证试验轮盘定心效果情况下，通过优化参数轮缘长度，使转接盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移等于试验轮盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移。从而减少转接盘对试验轮盘径向位移的影响，使超转试验的结果更加准确，并提高超转试验成功率。CN107977536ACN107977536A权利要求书1/1页1.一种轮盘超转试验转接盘优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将转接盘的旋转对称剖面需设计成沿径向中心线轴对称的形式，将转接盘的轮缘部位厚度设计成比转接端厚度大；步骤2：建立试验轮盘与转接盘二维有限元模型，计算破裂转速，并将过程写成APDL语言；步骤3：计算试验轮盘破裂转速，并提取试验轮盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移；步骤4：计算转接盘破裂转速；步骤5：判断转接盘破裂转速是否大于试验轮盘破裂转速；若否，则增加转接盘轮毂、辐板、转接端厚度，并返回步骤4，直至转接盘破裂转速大于试验轮盘破裂转速；若是，则提取转接盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移，并进行步骤6；步骤6：判断转接盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移是否大于试验轮盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移；若否，则进行步骤7；若是，则进行步骤8；步骤7：增加转接盘二维有限元模型中轮缘长度，并返回步骤4；步骤8：设置目标函数，优化参数为轮缘长度，利用有限元程序进行优化，得到最终优化后轮缘长度。2.根据权利要求1所述的轮盘超转试验转接盘优化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，计算破裂转速为：对轮盘与转接盘施加轴向位移约束，施加全局旋转角速度，施加的角速度需大于所计算盘的破裂转速，采用大变形准静态分析，激活自动时间步中的弧长法选项，收敛准则设置为0.5，载荷子步数设置3000步，每5次记录一次结果，设定轮盘外缘的径向位移达到0.015mm时自动停止计算，并将上述设定全部导出为APDL语言。3.根据权利要求1所述的轮盘超转试验转接盘优化设计方法，其特征在于：所述步骤5中，转接盘轮毂、辐板、转接端增加的厚度为1-20mm。4.根据权利要求1所述的轮盘超转试验转接盘优化设计方法，其特征在于：所述步骤7中，每次增加转接盘二维有限元模型中轮缘长度为1-10mm。5.根据权利要求1所述的轮盘超转试验转接盘优化设计方法，其特征在于：所述步骤8中，优化轮缘长度，使转接盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移等于试验轮盘二维有限元模型上试验轮盘与转接盘连接处螺栓孔圆心坐标的节点在试验轮盘破裂转速时的径向位移；优化完成后得到的轮缘长度值即为优化后转接盘轮缘长度。2CN107977536A说明书1/4页一种轮盘超转试验转接盘优化设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种航空发动机轮盘超转试验转接盘优化设计方法，属于发动机轮盘强度结构设计领域。背景技术[0002]轮盘可能因为在加速过程中燃油调节器失灵，发动机供油量增大，导致轮盘转速超过最大允许工作转速，而转子或轴发生故障可能也会让轮盘发生超转。带有加力燃烧室的军用发动机上最容易发生轮盘超转现象。所有发生在轮盘和轮缘的破裂均属于非包容性事故，这就意味着破裂产生的轮盘碎片在击穿发动机包容机匣后极有可能切断密集的油路系统，损毁控制元件，甚至打穿油箱或座舱，导致灾难性的后果。因此在轮盘结构设计中，必须进行预估和验证。[0003]目前，国内外针对轮盘破裂转速的预估与验证得研究开展了大量工作。在进行轮盘超转试验时，试验轮盘需要通过转接盘与超转试验驱动轴相连，超转试验对定心的要求非常高。现有超转试验中，试验轮盘主要依靠短螺栓连接的定心。但很多轮盘连接处在接近破裂转速时会有较大的径向位移，这会将短螺栓剪断，导