论文部分内容阅读
风扇叶片位于航空发动机最前端,为发动机提供大部分推力,是发动机中的关键部件。在工作时叶片直面外部气流,承受的多种负载会使叶片发生形变,而叶片叶型变化则会影响叶片各项性能,甚至产生严重后果,所以需要对叶片进行预变形设计,抵消叶片在工作状态下的形变,使叶片在工作状态下叶型与设计叶型一致。所以对空心风扇叶片进行预变形探索研究具有实际应用价值。本文主要研究了空心风扇叶片预变形设计方法,介绍了以NXOpen API和.net技术为工具,结合C、C++和C#编程语言,开发空心风扇叶片预变形设计平台的方法。主要工作内容为以下几点:(1)设计平台实现了自动创建叶片模型功能,其中包括:根据参数自动建立叶身实体模型、空心内腔模型和内腔加强筋模型等;自动进行模型分块、自动标记模型表面以及自动进行有限元分析前的模型准备。(2)设计平台实现了自动有限元分析功能,其中包括:对叶片三维模型定义网格配对条件、定义网格控件、材料定义、边界条件施加、二维映射有限元网格划分、三维扫略有限元网格划分、解算方案设定等。(3)设计平台实现了对风扇叶片模型在几何非线性条件下的自动预变形设计,其中包括:空心风扇叶片在非线性变形模式下的预变形设计方法和迭代收敛判定准则。并通过两个不同的叶片模型验证了预变形设计方法的可行性,A模型经过30次迭代,B模型经过31次迭代后,均达到了设定精度10e-6mm。其中模型所有节点距离均方差、最大节点距离和模型上特定点距离的变化情况证明了预变形设计方法可行。(4)通过.net技术,为空心风扇叶片预变形设计程序适配了用户图形界面。通过图形界面可方便设置、读取和保存叶片模型建模、有限元分析和预变形设计的各项参数。综上所述,本文主要研究了空心风扇叶片在非线性变形状态下的预变形设计方法,并将其整合至设计平台中。通过平台能快速进行空心风扇叶片建模、有限元分析和预变形设计,可大大提高设计效率,且为空心风扇叶片的优化设计奠定了基础。