高温环境下薄壁结构声激励响应及疲劳分析与试验验证

摘要：

针对航空发动机薄壁结构热声疲劳问题,采用耦合的有限元/边界元法,对GH188薄壁结构进行动力学响应计算,采用改进的雨流计数法和Morrow平均应力模型,结合Miner线性累积损伤理论对薄壁结构疲劳寿命进行了预估.基于高温行波管试验器开展了GH188薄壁结构高温声激振疲劳试验研究,获取了薄壁结构在不同温度和声载荷作用下的模态频率、应力/应变响应和疲劳寿命结果.仿真计算结果与试验结果对比分析表明:数值仿真对结构破坏位置判断准确,破坏位置均为结构根部,结构1阶热模态频率具有一致性,误差0.49％～2.09％之间,X方向应力响应峰值集中在基频附近,随温度升高,结构发生软化刚度下降,响应峰值向左发生偏移,且预测水平与试验一致,误差在1％～3％之间,验证了薄壁结构热声响应计算方法与计算模型的准确性.结构疲劳寿命随温度和声压级的上升而均呈现下降趋势,疲劳破坏时间的预估值与试验结果在一个量级之内,误差在3～3.5倍之间,满足工程级寿命预测要求,验证了薄壁结构热声疲劳寿命预估方法的有效性.

关键词：薄壁结构、高温声激励、响应分析、疲劳寿命预估、高温行波管试验器

所属期刊栏目：33

分类号：V214.4(基础理论及试验)

资助基金：航空基础科学基金20151554002

在线出版日期：2018-12-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2561-2572