文档介绍：南京航空航天大学《航空发动机构造》教案编写人:能源与动力学院宋迎东
2 发动机受力分析
由结构完整性计划看出,载荷与载荷谱的确定是实现计划的首要条件。
载荷、载荷谱及其在结构设计中的作用
静载荷是发动机结构静强度设计的基础
P P
A
A
(1)设计准则: σ≤σs
(2)设计方法
确定载荷 P 的大小→求出应力→是否满足设计准则?
↑
叶型设计提供面积 A
载荷谱是发动机结构疲劳寿命设计的基础
通俗地说,载荷谱即载荷随时间变化的历程。载荷谱研究包括两个方面:
(1) 飞行任务剖面
随发动机的使用不同而不同。
(2)飞行任务混频
* 载荷谱研究花费很大。
作用在各零部件上负荷
负荷类型(实际指“负荷的产生”)
(1)气体力——气体对各零组件表面的作用(压)力。
与气体接触的所有零件均有气体力。
(2)质量负荷——具有质量(或点)的构件在力场(通常指速度矢量变化引起
的惯性力场)中受有的作用力。
(3) 温度负荷
因温度影响(受热不均或材料不同)而引起零组件本身或相互间的约束,从
而产生“内在”的作用力。
南京航空航天大学《航空发动机构造》教案编写人:能源与动力学院宋迎东
(4) 其它负荷
摩擦力、挤压力等。
负荷方向
上述负荷通常均以分布力(体力、面力)出现。实际使用中,可用合力或合
力矩表示,它们的方向有轴向、横向(径向)、切向之分。
负荷传递性
(1) 定义
传递性系指负荷沿给定物体(零组件、气体、液体)的传递过程。它们的传
递路线主要用于定性分析时的结构强度要求。(目的)
(2) 传递特点
a) 处于平衡(静止)状态的传递路线呈“封闭式”。如果“封闭路线”位于
研究对象的范围内,那么它们的负荷则称为内在力;否则为外传力。
b) 随着研究对象的范围划分和约束的位置变化, 内在力和外传力要发生
相互转化。
(3) 传递方式
┬─传递压力
└─传递摩擦力(剪切力)
举例:两个用螺栓连接在一起的机匣,受拉和受压时承压面的不同。
b)同一零件本身┬取决于作用力与约束间的相对位置
└单向应力按流线比拟(注意圣维南原理模糊区)
南京航空航天大学《航空发动机构造》教案编写人:能源与动力学院宋迎东
(3)发动机中载荷的传递方式
。
如:离心力、轮盘的热应力
,但在发动机内部抵消不传给飞机。
如:部分轴向力或扭矩
,最后传到飞机上去。
如:大部分的轴向力及惯性力
负荷引起的失效模式
机械构件的失效模式是多样化的(含不确定性),主要取决于负荷引起的应
力变化与性质,而不是仅仅取决于应力的分布和水平。
负荷大小与其变化规律统称为“谱”。
┌静强度、静刚度─┐
不同载荷谱(或应力谱) ┼动强度(疲劳)、动刚度┼引起不同失效模式
└断裂强度(裂纹扩展) ─┘
气体力计算
动量定律
在定常流动中,管内流体在单位时间流出的动量与流入的动量之差,等于
作用在管内流体上的体积力与表面力的矢量和。
m v 1-m v 0= R 体+ R 面
把面力分为两部分:(1)管壁反力 R 壁和截面 0-0、1-1 处管外流体压力 R
截,因此:
R 壁=(m v 1-m v 0)+(- R 体- R 截)
/
管内流体作用于管壁的压力为 R 壁,等于- R 壁,即
/
R 壁=- R 壁=(m v 0-m v 1)+( R 体+ R 截)
对于气体: R 体=0,因此:
/
R 壁=- R 壁=(m v 0-m v 1)+ R 截
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直管通道
设定图示为正方向“+”, R壁为壁面对气体的作用力(为“+”方向),由动
量定理可得,
mc1-mc0=P0F0-P1F1+R壁
R壁=mc1-mc0-P0F0+P1F1=(mc1+P1F1)-(mc0+P0F0)
/
作用于内壁表面的气体力R 壁为
/
R 壁=- R壁= - [(mc1+P1F1) - (mc0+P0F0)]