航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法与流程

本发明涉及航空发动机，具体涉及一种航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法。

背景技术：

1、本发明针对的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构件方法，其主要用于航空发动机转子相关的仿真分析中，可以解决转子支撑结构模拟复杂的问题；另外，该支撑结构的刚度等效模型构建方法在确保分析效率的同时，也可准确模拟支点的变形和力的传递作用。

2、为保障航空发动机转子的运转安全，需要对航空发动机转子系统开展多类型的强度及动力学仿真分析，比如转子系统在叶片飞失等条突加载荷作用下的仿真。其中，支点载荷和支点变形的获取可为发动机安全性研究提供关键数据，因此，如何准确高效构建转子的刚度支撑结构，对于获取支点载荷和变形具有重要的意义。目前航空发动机转子相关的仿真分析中，支撑结构的模拟常常采用建立真实支撑结构（轴承和承力框架）实体网格的方式，或者在采用简单的垂直、水平弹簧单元模拟支撑结构作用的方式。但是，真实支撑结构建模过程复杂且耗时长，同时存在难以收敛的情况，而过于简化的弹簧单元的模拟使得模型在复杂工况作用下丢失关键信息，因此，针对航空发动机转子相关的仿真分析，提出一种快速合理的刚度等效模型构建方法显得至关重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，以达到准确高效的获取发动机转子支点在不同工况作用下的变形和载荷提供技术支撑。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：一种航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，包括以下步骤：

3、步骤一：建立转轴支撑表面节点刚体；

4、步骤二：建立轴承径向的等效节点和轴承轴向的等效节点；

5、步骤三：建立刚度等效模型；

6、步骤四：根据所述步骤一至所述步骤三，计算弹簧单元的弹性系数k。

7、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明能够快速建立转子支撑结构的刚度等效模型，以便于获取强度及动力学仿真分析结果，且适用于不同研制阶段。

技术特征：

1.一种航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，所述步骤一具体为：将转轴支撑表面平均划分成多块区域，选取每块区域上所有的网格节点等效刚化到该区域的几何中心点上，以形成所述转轴支撑表面节点刚体。

3.根据权利要求2所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，步骤二具体为：

4.根据权利要求3所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，步骤三具体为：

5.根据权利要求4所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，所述步骤四具体为通过以下公式计算弹簧单元的径向弹性系数k：，其中k为给定的各支点径向刚度；为第i根弹簧单元的变形量；k为弹簧的弹簧系数；为各个弹簧单元在径向的分力，γ为轴心处的挠度，n为偶数且取值范围为6~10。

6.根据权利要求5所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，当i的取值为1至n时，第i根弹簧单元的变形量的具体计算公式为：

7.根据权利要求5所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，当i的取值为1至n时，各个弹簧单元在径向的分力具体计算公式为：

8.根据权利要求5所述的航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，其特征在于，所述步骤四还包括：将支撑结构轴向刚度数值作为弹簧单元的轴向弹性系数输入。

技术总结
本发明提供一种航空发动机转子支撑结构的刚度等效模型构建方法，属于航空发动机技术领域，具体包括以下步骤：步骤一：建立转轴支撑表面节点刚体；步骤二：建立轴承径向的等效节点和轴承轴向的等效节点；步骤三：建立刚度等效模型；步骤四：根据所述步骤一至所述步骤三，计算弹簧单元的弹性系数。本发明的有益效果为：本发明能够快速建立转子支撑结构的刚度等效模型，以便于获取强度及动力学仿真分析结果，且适用于不同研制阶段。

技术研发人员：陈静,江志敏,张雄,程前,古远兴
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29