[發明專利]一種考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法

在審

• 申請號: 202211739121.9
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN115952599A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 丁小飛;邵增德;林金波;梁媛媛;馮國全;黃海;王娟
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于航空發動機強度設計領域，特別涉及一種考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法。本申請的考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法，可對航空發動機彈性環強度進行設計，可大幅度降低彈性環設計的迭代周期，提升設計效率；綜合考慮了彈性環剛度及裝配緊度的影響，能夠實現工程設計需求，也能夠滿足工程可裝配性；考慮了強度儲備設計，能夠滿足工程上彈性環長壽命工作需求。

技術領域

本申請屬于航空發動機強度設計領域，特別涉及一種考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法。

背景技術

航空發動機整機振動特性的最基本要求是保證轉子-支承系統在工作轉速范圍內無有害振動。良好的轉子動力學特性是實現轉子工作轉速范圍內無有害振動的根本所在。航空發動機轉子動力學設計準則要求“保證工作轉速與臨界轉速留有足夠裕度”。對于現代先進小涵道比發動機，低壓轉子工作轉速范圍為3000～9000r/min，高壓轉子工作轉速范圍為7000～15000r/min，在如此寬泛的工作轉速范圍內要實現轉子臨界轉速裕度控制，對航空發動機轉子臨界轉速的優化設計提出了挑戰。目前航空發動機上廣泛采用彈性支承進行轉子臨界轉速優化設計。彈性環作為一種結構簡單、占用空間小、可靠性高的彈性支承，被廣泛應用于航空發動機上。設計過程中通過調整彈性環的參數來獲得需要的柔度，以達到調整轉子臨界轉速的目的。

彈性環在工程上的設計與應用仍存在諸多難題，如工程上除達到橫向柔度的設計目的外，也需要考慮彈性環的疲勞應力及強度儲備；另一方面工程上的彈性環多為預緊安裝，在起到調整支承剛度的同時，亦有一定的定心作用，故設計中也要兼顧其徑向柔度，以實現可裝配性設計。

現有技術中對于彈性環結構自身的動力學特性和設計方法開展了研究，但多數研究僅考慮了彈性環參數對其剛度影響規律研究，并未給出工程設計彈性環的具體流程，對于工程上彈性環具體參數的設計指導性不足。多數的分析均未考慮到彈性環工程上結構疲勞強度儲備要求，同時均很少考慮彈性環實際安裝緊度帶來的強度儲備影響問題，同時未在設計過程中考慮彈性環徑向柔度，未達到工程可裝配性設計。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

發明內容

本申請的目的是提供了一種考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法，以解決現有技術存在的至少一個問題。

本申請的技術方案是：

一種考慮裝配緊度的航空發動機彈性環強度設計方法，包括：

步驟一、獲取彈性環的設計剛度K_d；

步驟二、確定彈性環的結構參數以及選材；

步驟三、根據彈性環的結構參數計算出彈性環的剛度K；

步驟四、計算彈性環的剛度K與設計剛度K_d的偏差，判斷彈性環的剛度K是否滿足要求，若是，進入下一步，若否，返回步驟二重新確定彈性環的結構參數以及選材；

步驟五、根據彈性環的結構參數建立彈性環的ug三維模型；

步驟六、基于所述ug三維模型建立彈性環的有限元模型，并通過有限元計算彈性環的剛度K_s；

步驟七、計算彈性環的剛度K_s與設計剛度K_d的偏差，判斷彈性環的剛度K_s是否滿足要求，若是，進入下一步，若否，返回步驟二重新確定彈性環的結構參數以及選材；

步驟八、進行彈性環強度校核，判斷彈性環強度是否滿足要求，若是，確定出最終的彈性環的結構參數以及選材，若否，返回步驟二重新確定彈性環的結構參數以及選材。

在本申請的至少一個實施例中，步驟三中，所述根據彈性環的結構參數計算出彈性環的剛度K，包括：