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盘鼓组合结构的结合面非线性接触特性及其装配稳定性研究

批准号:
52075077
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张伟
依托单位:
学科分类:
制造系统与智能化
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
盘鼓组合结构是航空发动机中典型的转子连接结构形式,其结合面的非线性接触特性所带来的装配稳定性问题制约着我国航空发动机装配水平的提升。因此,本项目提出了盘鼓组合结构的非线性接触特性及其装配稳定性的研究,通过研究高阶多项式函数的结合面真实表面形貌建模方法,反映尺寸测量阶段零部件的制造误差特征;通过研究边界约束与非理想接触耦合下的结合面连接刚度折损机理,反映止口贴合阶段非线性接触应力的来源;通过研究表面形貌匹配驱动下的结合面局部变形机理与装配精度演化规律,反映螺栓逐个拧紧阶段结合面的非线性变形协调关系;通过研究结合面连接刚度折损机理下的盘鼓组合结构同心度退化规律,反映服役阶段装配稳定性的产生机理;通过开发基于表面形貌匹配与装配工艺优化的盘鼓组合结构装配稳定性调控方法,应用于某型号航空发动机高压涡轮的装配工艺中,提其在装配与试车过程中的一次合格率,从而为解决其装配稳定性问题提供理论指导和技术支持。
英文摘要
The disk drum joint is a typical joint in the aircraft engine, and its nonlinear contact behavior has significant effect on assembly stability, which is the key of aircraft engine industry in China. Therefore, the research on the nonlinear contact behavior and assembly stability of drum-disc joint is proposed. In order to reflect the manufacturing error in the dimension measurement stage, the real surface modeling method of the contact surface with high-order function is studied. Based on the contact stiffness loss under the boundary constraint and non-ideal contact, the source of nonlinear contact stress in the stage of joining is carried out. By studying the local deformation and the assembly accuracy of the contact surface driven by the surface morphology matching, the nonlinear deformation interaction of the contact surface in the bolt tightening stage is studied. Based on the study of the concentricity of drum-disc joint under the reduced contact stiffness, the assembly stability in the working stage is carried out. Through the development of the assembly stability control method, it is used in the assembly of a type of aircraft engine high pressure turbine, which could increase the first acceptable rate and provide theoretical guidance and technical support for solving the assembly stability problem.
项目针对航空发动机盘鼓组合结构的装配精度难控制、易退化等问题,按照项目计划书的工作计划先后开展了螺纹连接结合面真实表面形貌建模方法、基于制造误差的螺纹连接预紧力形成机理、盘鼓组合结构装配精度形成机理与低应力装配、螺纹连接结构预紧力与装配精度退化规律、先进螺纹连接装配工艺应用与自动化装备集成等方面的研究工作。提出了基于制造误差的螺纹连接预紧力形成机理,形成了螺纹连接预紧力精确控制方法;提出了盘鼓组合结构装配精度形成机理,形成了转子组件低应力装配工艺;提出了螺纹连接预紧力与装配精度退化规律,形成了装配稳定性调控方法;针对真实航空发动机开发了先进螺纹连接装配工艺与自动化拧紧装备,在典型发动机模拟装配和实际装配中进行应用,解决其装配稳定性问题。依托项目的研究基础,形成了螺纹连接拧紧工艺正向设计方法、先进螺纹拧紧工艺、自动化拧紧装备等多项成果,项目组与中国航发集团的多家单位进行合作,在重点型号中进行了应用,能够用于现场不同产品型号、转子结构形式、服役工况要求的工艺决策与装配,解决高压压气机、高压涡轮等关键部位螺纹连接结构装配存在的效率低、一致性差等问题。
铁基纳米晶合金非晶前驱体微结构调控及其晶化行为和软磁性能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张伟
  • 依托单位:
高饱和磁感应强度软磁性钴基块体非晶合金的制备及其性能调控研究
  • 批准号:
    51871039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张伟
  • 依托单位:
螺栓群分批同步拧紧下薄壁件非均匀变形机理及其双域消减设计
  • 批准号:
    51605074
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张伟
  • 依托单位:
微合金化的Fe-Si-B-P-Cu非晶合金纳米晶化行为及其软磁性能的研究
  • 批准号:
    51571047
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    张伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金