发动机主轴疲劳寿命有限元预测方法仿真

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作者 许鑫 刘国东 《计算机仿真》 北大核心 2023年第5期187-191,共5页

主轴的稳定性与可靠性决定了发动机是否能够正常运转,为确保发动机运行安全,提出基于有限元的发动机主轴疲劳寿命预测方法。分别分析温度、转数和负荷对发动机疲劳寿命的影响,根据分析结果将负荷作为主要影响因素,通过构建负荷分布模型... 主轴的稳定性与可靠性决定了发动机是否能够正常运转,为确保发动机运行安全,提出基于有限元的发动机主轴疲劳寿命预测方法。分别分析温度、转数和负荷对发动机疲劳寿命的影响,根据分析结果将负荷作为主要影响因素,通过构建负荷分布模型,获取主轴变形与荷载的关系以及主轴受力情况;有限元分析过程包括目标离散化、单元分析、总刚集成荷载移置等,计算获得目标的位移函数、应变函数以及刚度矩阵;将最大剪应变区间、法向应变区间和最大应力区间作为疲劳参数,构建寿命预测模型,经过参数修正,得到最终预测方程。仿真结果表明,所提方法能够准确分析得出疲劳寿命随转数和荷载的变化趋势,得到的预测结果与实际结果相符。 展开更多

关键词 有限元法 发动机主轴 疲劳寿命预测 位移函数 总刚集成荷载

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某无人机用涡喷发动机主轴疲劳寿命计算 被引量：2

2

作者 吴高强 宋军 +2 位作者 姜年朝 李成友 焦志文 《机械》 2014年第3期21-23,27,共4页

涡喷发动机主轴所承受载荷十分复杂,扭矩、轴向力、离心载荷和陀螺力矩等载荷共同作用于主轴,在高温区还承受热负荷。在这些交变载荷共同作用下,疲劳断裂失效是其主要失效模式。根据无人机的任务剖面,编制该无人机用涡喷发动机主轴的疲... 涡喷发动机主轴所承受载荷十分复杂,扭矩、轴向力、离心载荷和陀螺力矩等载荷共同作用于主轴,在高温区还承受热负荷。在这些交变载荷共同作用下,疲劳断裂失效是其主要失效模式。根据无人机的任务剖面,编制该无人机用涡喷发动机主轴的疲劳载荷谱;并用工程估算方法得到该涡喷发动机主轴的S-N曲线,基于ANSYS建立有限元模型并进行疲劳寿命分析,给出了该涡喷发动机主轴的寿命。 展开更多

关键词 发动机主轴 疲劳寿命 载荷谱 S-N曲线

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发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性模糊控制方法的研究

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作者 孟扬 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 CAS 2022年第6期97-101,共5页

为了进一步保障发动机主轴滚子轴承的加工质量,提出了发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制方法,构建了滚子轴承铣削加工模型,深入分析了铣削加工颤振产生的机理。基于模糊集合理论设计了模糊PID控制器,建立了颤振频率模糊PID控... 为了进一步保障发动机主轴滚子轴承的加工质量,提出了发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制方法,构建了滚子轴承铣削加工模型,深入分析了铣削加工颤振产生的机理。基于模糊集合理论设计了模糊PID控制器,建立了颤振频率模糊PID控制流程,实现了对发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制。实验结果表明,应用提出方法后,能有效控制铣削加工颤振频率,滚子轴承表面振纹显著减少甚至消失。 展开更多

关键词 发动机主轴 铣削加工过程 模糊控制 滚子轴承 稳定性 加工误差

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航空发动机主轴疲劳寿命预测方法 被引量：14

4

作者 陆山 陈倩 陈军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期148-151,共4页

对航空发动机主轴疲劳寿命分析多采用EGD-3斯贝MK202发动机应力标准中提供的方法.以某涡轮轴为对象,基于EGD-3方法,分别采用查图和有限元法计算得到的应力集中系数进行寿命估算;利用应力修正系数法对主轴低周疲劳寿命分析,并将结果与传... 对航空发动机主轴疲劳寿命分析多采用EGD-3斯贝MK202发动机应力标准中提供的方法.以某涡轮轴为对象,基于EGD-3方法,分别采用查图和有限元法计算得到的应力集中系数进行寿命估算;利用应力修正系数法对主轴低周疲劳寿命分析,并将结果与传统名义应力法计算结果对比.结果表明:运用应力修正系数法估算主轴低周疲劳寿命结果与EGD-3查图结果相当,是可行的;在高低周载荷下,使用有限元法计算应力集中系数的EGD-3方法计算的主轴疲劳寿命更符合实验结果. 展开更多

关键词 疲劳寿命 EGD-3 应力集中系数 应力修正系数 航空发动机主轴

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航空发动机复合材料主轴优化方案设计方法 被引量：14

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作者 孙庆伟 陆山 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期258-263,共6页

提出了航空发动机复合材料主轴优化设计方法,建立了以质量最轻为目标函数,以强度、临界转速和外径尺寸为约束,以轴芯厚度、复合材料层数、各层厚度和各层铺设角度为优化设计变量的优化数学模型。基于ANSYS软件,建立了发动机复合材料主... 提出了航空发动机复合材料主轴优化设计方法,建立了以质量最轻为目标函数,以强度、临界转速和外径尺寸为约束,以轴芯厚度、复合材料层数、各层厚度和各层铺设角度为优化设计变量的优化数学模型。基于ANSYS软件,建立了发动机复合材料主轴优化方案设计平台,着重解决了可同时进行离散和连续设计变量优化的问题。以低压涡轮主轴为例,进行了金属基复合材料主轴优化设计,设计的复合材料主轴质量比同负荷金属轴减少36.16%。 展开更多

关键词 航空发动机主轴 复合材料 结构优化设计 数学模型 优化平台

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航空发动机主轴轴承状态监测研究现状与发展趋势 被引量：12

6

作者 刘朋 王黎钦 +1 位作者 张传伟 郑德志 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期330-343,共14页

航空发动机主轴轴承承受着高温、高速、重载、贫油、断油等极端工况,其疲劳、磨损等失效问题严重影响发动机的可靠性。因此,对航空发动机主轴轴承的使用状态进行有效精确监测极为重要。对航空发动机主轴轴承工况特点、主要失效模式和失... 航空发动机主轴轴承承受着高温、高速、重载、贫油、断油等极端工况,其疲劳、磨损等失效问题严重影响发动机的可靠性。因此,对航空发动机主轴轴承的使用状态进行有效精确监测极为重要。对航空发动机主轴轴承工况特点、主要失效模式和失效机制进行了梳理;针对主轴轴承的状态监测方法和技术,总结并对比分析了现有主轴轴承振动、滑油状态、声音、声发射、温度等监测方法的优势与不足;讨论了基于多传感器信息融合的主轴轴承状态监测方法及技术特色。结果表明:主轴轴承的材料、结构特性等对传感器输出信号的影响,传感器结构的微型化、无线化,高效的多传感器信息融合与决策方法,以及物理模型与数字模型的数据交互将成为主轴轴承状态监测未来主要的研究方向。 展开更多

关键词 航空发动机主轴轴承 失效模式 状态监测 多传感器 信息融合

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基于拟动力学的航空发动机主轴滚子轴承热弹流润滑分析 被引量：12

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作者 史修江 王黎钦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期86-92,共7页

以D1842926航空发动机主轴滚子轴承典型工况为算例,基于拟动力学分析结果,获得滚动体与套圈之间的接触微区运动和受力状态,分别用Hamrock-Dowson(H-D)拟合公式,Wilson-Sheu(W-S)热修正公式和热弹流数值法得到最小膜厚,并与试验测试数据... 以D1842926航空发动机主轴滚子轴承典型工况为算例,基于拟动力学分析结果,获得滚动体与套圈之间的接触微区运动和受力状态,分别用Hamrock-Dowson(H-D)拟合公式,Wilson-Sheu(W-S)热修正公式和热弹流数值法得到最小膜厚,并与试验测试数据进行了对比,结果表明,H-D最小膜厚误差非常大,W-S热修正最小膜厚比H-D误差要小,但误差仍在40%以上,文中数值结果与试验数据较为一致,误差10%以内;对比不同速度下三种算法的最小膜厚分布,低速时三者较为一致,随着速度的提高,H-D最小膜厚误差越来越大,而W-S最小膜厚在速度增大到一定程度后反而降低;随着径向载荷的增大,润滑膜压力增大,膜厚减小,两端的压力略高于中间;随着转速增大,润滑膜膜厚增大,压力基本没有变化。 展开更多

关键词 航空发动机主轴滚子轴承 拟动力学 热弹流 最小膜厚 载荷 转速

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基于拟动力学的航空发动机主轴球轴承热弹流润滑分析 被引量：8

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作者 史修江 王黎钦 +2 位作者 古乐 郑德志 赵小力 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期233-240,共8页

以航空发动机主轴球轴承高速高温重载典型工况为算例,基于轴承拟动力学分析,得到滚动体与套圈之间的微接触区运动和受力状态,分别用Hamrock-Dowson(H-D)拟合公式和翟文杰热修正公式计算了最小膜厚(MFT),同时结合热弹流润滑分析得到最小... 以航空发动机主轴球轴承高速高温重载典型工况为算例,基于轴承拟动力学分析,得到滚动体与套圈之间的微接触区运动和受力状态,分别用Hamrock-Dowson(H-D)拟合公式和翟文杰热修正公式计算了最小膜厚(MFT),同时结合热弹流润滑分析得到最小膜厚分布,对比了试验测试、H-D拟合、翟文杰热修正和热弹流润滑分析4种算法的最小膜厚,并根据膜厚比判定了轴承的弹流润滑状态.结果表明:H-D拟合和翟文杰热修正最小膜厚与试验测试结果相差较远,热弹流润滑分析结果与试验数据吻合性较好,误差10%以内;探讨了不同工况下的轴承弹流润滑性能.结果表明:存在径向载荷时,润滑膜整体压力增大,膜厚减小;随着转速增大,压力减小,膜厚增大,但是增大的趋势减缓. 展开更多

关键词 航空发动机主轴球轴承 拟动力学 热弹流 最小膜厚 载荷 转速

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基于改进二阶循环平稳解卷积的轴承故障检测方法 被引量：8

9

作者 罗忠 徐迪 +1 位作者 李雷 马辉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期673-678,共6页

针对涡轴发动机主轴轴承故障特征难以提取,背景噪声干扰大的问题,提出了改进二阶循环平稳解卷积(PSO-CYCBD)方法,用于提取强噪声背景下的故障特征频率.该方法采用粒子群优化(PSO)算法对二阶循环平稳解卷积(CYCBD)方法中的滤波器长度参... 针对涡轴发动机主轴轴承故障特征难以提取,背景噪声干扰大的问题,提出了改进二阶循环平稳解卷积(PSO-CYCBD)方法,用于提取强噪声背景下的故障特征频率.该方法采用粒子群优化(PSO)算法对二阶循环平稳解卷积(CYCBD)方法中的滤波器长度参数进行寻优.首先,基于故障轴承振动特点建立信号模型,然后用PSO算法对包络谱故障特征比(FFR)进行最大化处理,将得到的最优滤波器长度参数输入到CYCBD方法中,对滤波后的信号进行包络谱分析,提取故障特征频率.最后,将提出的方法应用于实测信号中,与传统包络谱分析相比提高了故障特征提取的效率和准确性,从而验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 故障诊断 涡轴发动机主轴轴承 粒子群优化 二阶循环平稳解卷积

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航空发动机主轴轴承故障诊断 被引量：4

10

作者 赵鲁宁 孙颖 《飞机设计》 2010年第2期46-50,共5页

某型航空发动机的主轴轴承由于频繁出现早期失效而引起发动机故障,因此,对滚动轴承进行状态监测和故障诊断具有重要的实际意义。针对常规方法难以准确分析非平稳信号的局限性,本文研究了基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法,通过滚动轴... 某型航空发动机的主轴轴承由于频繁出现早期失效而引起发动机故障,因此,对滚动轴承进行状态监测和故障诊断具有重要的实际意义。针对常规方法难以准确分析非平稳信号的局限性,本文研究了基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法,通过滚动轴承外表面损伤的仿真信号进行小波包频谱分析,验证了基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法是可靠、准确的,可以应用于航空发动机主轴轴承的状态监测和故障诊断。 展开更多

关键词 滚动轴承 航空发动机主轴轴承 故障诊断 小波包分解 特征提取

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考虑动力学特性的航空发动机主轴球轴承热弹流分析 被引量：5

11

作者 史修江 王黎钦 郑德志 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期415-422,共8页

本文中以476728航空发动机主轴球轴承高速重载典型工况为算例,提出一种将轴承动力学分析和热弹流润滑分析相集成的数值算法,打破传统分析中二者在各自领域独立进行的局限性,提高了轴承数值计算的精确度.对比了传统拟动力学分析、集成分... 本文中以476728航空发动机主轴球轴承高速重载典型工况为算例,提出一种将轴承动力学分析和热弹流润滑分析相集成的数值算法,打破传统分析中二者在各自领域独立进行的局限性,提高了轴承数值计算的精确度.对比了传统拟动力学分析、集成分析和实验实测的最小膜厚,结果表明:集成分析结果与试验获得数据更为一致,证明本文的算法可行,能够更为准确地判断航空发动机主轴球轴承的润滑状态.探讨了航空发动机主轴球轴承结构参数曲率系数、初始接触角和滚动体数目对轴承接触应力、相对滑动速度、弹流润滑膜压力、膜厚和温度性能的影响,为航空发动机主轴球轴承的结构设计及优化提供重要理论依据. 展开更多

关键词 航空发动机主轴球轴承 拟动力学 热弹流 结构参数

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粗糙云模型与PROMETHEE的航发主轴轴承失效模式重要度评估 被引量：2

12

作者 牛凯岑 邱明 +2 位作者 李军星 许艳雷 李燕科 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第12期1965-1972,共8页

针对目前航空发动机主轴轴承关键失效模式确定困难的问题,提出了一种粗糙云模型与偏好顺序结构评估(PROMETHEE)的航发主轴轴承失效模式重要度评估方法。结合失效模式与影响分析(FMEA)方法,通过专家系统构建主轴轴承各失效模式的风险评... 针对目前航空发动机主轴轴承关键失效模式确定困难的问题,提出了一种粗糙云模型与偏好顺序结构评估(PROMETHEE)的航发主轴轴承失效模式重要度评估方法。结合失效模式与影响分析(FMEA)方法,通过专家系统构建主轴轴承各失效模式的风险评估矩阵;运用粗糙集理论与云模型理论,将风险评估矩阵转换为粗糙云评估矩阵,描述专家评价信息中存在的主观性、模糊性和随机性问题;运用PROMETHEE计算各失效模式的流出量、流入量与净流量,根据净流量的大小对航发主轴轴承的6种失效模式进行风险排序,为制定预防措施和降低风险提供可靠依据。 展开更多

关键词 失效模式与影响分析 粗糙集 云模型 偏好顺序结构评估 航空发动机主轴轴承

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航空发动机的轴承故障动力特征指纹提取方法研究

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作者 徐红波 叶宝玉 刘熊 《内江科技》 2022年第1期68-69,共2页

航空发动机主轴轴承是航空发动机中的关键部件,其使用条件苛刻,长时间工作在高速、高温的恶劣环境下,因而它是发动机最容易损伤的零件之一。主轴轴承损伤会导致发动机故障,严重威胁飞机的安全平稳飞行甚至造成更大的安全事故。故而,针... 航空发动机主轴轴承是航空发动机中的关键部件,其使用条件苛刻,长时间工作在高速、高温的恶劣环境下,因而它是发动机最容易损伤的零件之一。主轴轴承损伤会导致发动机故障,严重威胁飞机的安全平稳飞行甚至造成更大的安全事故。故而,针对航空发动机主轴轴承进行故障评定方法研究,对于及时发现航空发动机主轴轴承缺陷,确保航空器的安全飞行具有重大意义。对航空发动机主轴轴承的状态监测、评定及诊断,其关键、难点在于如何从轴承振动信号中提取出轴承的动力特征指纹信息。在某种程度上,动力特征指纹提取可以说是当前航空发动机主轴轴承故障评定与诊断研究中的瓶颈问题。 展开更多

关键词 航空发动机主轴轴承 安全平稳 发动机故障 动力特征 指纹信息 指纹提取 状态监测 轴承故障

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