52、低疲劳寿命设计模拟与大涵道比风扇转子三维气动特性研究

低疲劳寿命设计模拟与大涵道比风扇转子三维气动特性研究

在航空发动机等领域，低疲劳寿命设计模拟以及大涵道比风扇转子在畸变流场中的三维气动特性研究至关重要。下面将详细介绍相关的研究内容。

低疲劳寿命设计模拟

1. 材料特性对裂纹扩展模拟的影响
   • 裂纹扩展模拟的一个决定性因素是材料特性，它决定了裂纹前沿和裂纹长度。以TC17钛合金为例，其裂纹扩展数据如下表所示：
     |应力比|温度 (°C)|C|n|断裂韧性(MPa√m)|
     | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
     |0.05|25|3.23 × 10–8|2.90|60.83|
     |0.05|200|3.74 × 10–8|2.83|76.55|
     |0.05|250|3.27 × 10–8|2.90|——|
     |0.05|300|——|——|79.32|
   • 参数会根据工作温度进行线性插值，并且绘制了a - Δk图。
2. 结果分析
   • 有限元结果
     • 由于风扇整体叶盘没有榫头结构，限制低周疲劳（LCF）寿命的位置是螺栓孔、平衡孔和卸载槽。高应力集中和循环载荷降低了叶盘寿命。
     • 以二级法兰结构为例，进行有限元分析计算法兰的周向应力。结果显示存在两个主要的高应力集中区域，卸载槽处的最大应力达到895.65 MPa，螺栓孔处的次大应力约为650 MPa。结合二维分析结果，