航空發動機結構強度設計與分析

《航空發動機結構強度設計與分析》是2022年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：航空發動機結構強度設計與分析
• 作者：陸山 
• 出版時間：2022年11月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030730053

內容簡介

《航空發動機結構強度設計與分析》共分6章，內容分別為： 轉子葉片強度、輪盤強度、葉片振動、輪盤振動、轉子振動與平衡、航空發動機零件的疲勞強度與壽命。《航空發動機結構強度設計與分析》重點針對航空發動機的三大關鍵件、重要件： 葉片、輪盤、主軸，從工作條件載荷入手，在適當的假設條件下，推導建立其應力、振動特性常規計算的基本理論與公式，結合相應的結構強度設計準則，形成關鍵件結構強度與減振設計及分析方法。大部分章還給出了相應算法的FROTRAN源程式。

圖書目錄

叢書序

前言

第1章轉子葉片強度

【學習要點】001

1.1概述001

1.1.1轉子葉片受力分析002

1.1.2計算模型簡化和坐標系002

1.1.3計算狀態的選擇003

1.1.4葉片截面的主要幾何參數004

1.2離心拉伸應力計算005

1.2.1一般積分公式 005

1.2.2數值積分法006

1.2.3平均離心拉伸應力隨截面積變化規律007

1.3彎曲應力計算010

1.3.1氣體力彎矩010

1.3.2離心力彎矩 015

1.3.3彎矩的合成與罩量設計016

1.3.4彎曲應力020

1.4總應力與安全係數021

1.5影響葉片強度的因素022

1.5.1扭轉應力的影響023

1.5.2熱應力的影響023

1.5.3扭向的影響024

1.5.4蠕變的影響及葉片的伸長計算025

1.5.5柔性葉片彎曲變形的影響025

1.5.6葉冠的影響026

1.5.7其他因素的影響026

1.6榫頭強度計算027

1.6.1燕尾形榫頭027

1.6.2樅樹形榫頭029

【案例部分】032

【小結】034

【習題】034

附錄葉片應力計算程式037

第2章輪盤強度

【學習要點】044

2.1概述044

2.2輪盤應力計算的基本公式及解法046

2.2.1基本假設046

2.2.2彈性力學方程組建立047

2.2.3彈性力學方程組的求解049

2.3等厚輪盤應力計算051

2.3.1等溫實心等厚盤機械應力052

2.3.2等溫空心等厚盤機械應力 053

2.3.3等厚盤熱應力056

2.4複雜剖面輪盤應力常規計算方法——等厚圓環法060

2.4.1分段等厚圓環法的基本思路061

2.4.2等厚圓環法的運算公式062

2.5輪盤的安全係數066

2.6等強度盤型面設計069

2.7輪盤的一些專門問題072

2.7.1偏心孔邊的應力集中072

2.7.2彈塑性輪盤的基本概念073

【案例部分】077

【小結】078

【習題】079

附錄用等厚圓環法計算變厚度盤應力程式081

第3章葉片振動

【學習要點】085

3.1概述085

3.2等截面葉片(梁)的彎曲振動086

3.2.1梁彎曲振動微分方程086

3.2.2等截面懸臂樑的固有頻率與振型089

3.2.3等截面雙簡支梁的固有頻率與振型092

3.2.4等截面葉片彎曲振動固有頻率影響因素093

3.3等截面葉片扭轉及其他複雜振動094

3.3.1等截面葉片扭轉振動094

3.3.2葉片複雜振動097

3.4變截面葉片彎曲振動的近似解法098

3.4.1漸近法098

3.4.2能量法103

3.5旋轉葉片的彎曲振動105

3.6影響葉片自振頻率的其他因素111

3.6.1溫度的影響111

3.6.2葉片扭向的影響112

3.6.3支承盤剛度的影響113

3.6.4根部非固裝情況的影響114

3.6.5葉片長厚比的影響115

3.7振動應力116

3.8激振力分析117

3.8.1尾流激振118

3.8.2旋轉失速和隨機激振121

3.9振動阻尼123

3.9.1氣動阻尼123

3.9.2構造阻尼124

3.9.3材料阻尼124

3.10顫振126

3.11葉片振動故障的排除130

3.11.1葉片振動故障的判別130

3.11.2葉片振動故障排除及減振措施130

【案例部分】141

【小結】142

【習題】142

附錄漸近法計算變截面葉片固有頻率程式及示例144

第4章輪盤振動

【學習要點】150

4.1圓盤振動的形式150

4.2薄等厚圓盤的自振頻率及振型152

4.3影響盤自振頻率的因素156

4.3.1盤自振頻率的4大主要影響因素156

4.3.2葉片對盤自振頻率的影響156

4.3.3離心力的影響 157

4.3.4溫度對輪盤自振頻率的影響158

4.4動波158

4.4.1行波振動158

4.4.2駐波與臨界轉速160

4.4.3輪盤共振特性162

4.5盤振動的激振力163

【案例部分】164

【小結】164

【習題】165

第5章轉子振動與平衡

【學習要點】166

5.1概述166

5.2轉子臨界轉速的基本特性167

5.3軸質量對於臨界轉速的影響170

5.4陀螺力矩的影響173

5.4.1轉子陀螺力矩公式173

5.4.2考慮陀螺力矩影響時臨界轉速計算的柔度係數法177

5.4.3考慮陀螺力矩影響時臨界轉速計算的剛度係數法179

5.5支承彈性及質量的影響185

5.5.1支承彈性的影響185

5.5.2支承質量及彈性影響的動剛度法分析189

5.6阻尼的影響197

5.7其他影響臨界轉速的因素201

5.7.1軸向力的影響201

5.7.2扭矩的影響202

5.7.3非圓截面軸的影響202

5.7.4盤及葉片柔性的影響205

5.7.5連線構造的影響205

5.8多盤轉子的臨界轉速計算206

5.8.1分解法（頓克公式的推廣）206

5.8.2能量法(瑞利法)207

5.8.3傳遞矩陣法208

5.8.4複雜轉子系統臨界轉速計算的子結構傳遞矩陣法216

5.9整機振動介紹222

5.9.1振源與靜子的振動特性222

5.9.2頻譜分析224

5.10發動機轉子平衡225

5.10.1轉子不平衡的形式225

5.10.2保證發動機轉子平衡性的方法228

5.10.3剛性轉子與柔性轉子的平衡230

5.10.4不平衡度的選擇231

5.11轉子減振設計方法232

5.11.1剛性轉子臨界轉速設計方法232

5.11.2柔性轉子臨界轉速設計方法233

5.11.3轉子支點加裝阻尼器及撓度限制器235

5.11.4支承剛性非線性設計235

5.11.5改善轉子的平衡設計236

【案例部分】236

【小結】236

【習題】238

附錄計算轉子臨界轉速的傳遞矩陣法程式240

第6章航空發動機零件的疲勞強度與壽命

【學習要點】248

6.1概述248

6.2疲勞研究的基礎250

6.2.1疲勞和疲勞壽命250

6.2.2疲勞載荷譜252

6.2.3金屬材料的常用疲勞壽命模型257

6.2.4Miner線性累計損傷理論267

6.2.5載荷譜雨流計數268

6.3發動機零件的疲勞強度和壽命270

6.3.1發動機零件疲勞壽命估算方法270

6.3.2構件安全壽命與可靠度278

6.4算例280

6.4.1壓氣機葉片的壽命預測280

6.4.2某高壓一級渦輪盤的壽命預測283

6.4.3某高壓渦輪軸的高低周複合疲勞壽命評估284

【案例部分】286

【小結】288

【習題】289

參考文獻291