[发明专利]一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法

权利要求书

1.一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）将外加弯矩等效；

2）对鼓筒受力进行分析；

3）运用弹性变形理论，推导鼓筒连接环在弯矩作用下的偏转角解析表达式；

4）基于非线性有限元仿真分析，确定偏转角ψ¹表达式中待定参数的值；

5）由鼓筒连接环偏转角推导盘鼓组合界面相对转角，进一步得到盘鼓组合界面弯曲刚度的解析表达式。

2.如权利要求1所述的一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法，其特征在于，所述步骤1）中，将外加弯矩等效为沿圆周方向按余弦规律分布的轴向力；以弯矩作用平面为起始平面，按盘鼓组合界面上连接螺栓个数，将鼓筒沿圆周方向分为若干基本扇区，每个扇区包含一个螺栓孔，各基本扇区的顺序编号为1，2，…，i，…，近似认为基本扇区上的等效轴向力沿周向均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法，其特征在于，所述步骤1）中与外加弯矩等效的轴向力的表达式为

F_e=F₀cosφ；

其中，F_e为沿组合界面周向按余弦分布的轴向力，φ为F_e作用点与F₀作用点所夹圆心角，为单位弧长上的最大轴向力，M为外加弯矩，R_s为鼓筒柱壳的中面半径。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法，其特征在于，所述步骤2）中，将鼓筒分为连接环和圆柱壳两部分，将圆柱壳视为连接环的约束，通过连接环截面上的和约束连接环的变形，其中为柱壳和连接环截面上的轴向力，为柱壳和连接环截面上的切向力，为柱壳和连接环截面上的弯矩。

5.根据权利要求1或4所述的一种航空发动机转子盘鼓组合界面弯曲刚度计算方法，其特征在于，所述步骤2）的具体步骤为：

21）取与弯矩作用平面夹角为φ的第i个基本扇区进行受力分析，对鼓筒底部连接环取分离体，单位弧长上外载荷对连接环內缘的合力矩为

mri=ptiΔRf+qtitf2+mti-pbiΔRbRssinθ+pcirci;]]>

其中，为柱壳和连接环截面上的轴向力，为柱壳和连接环截面上的切向力，为柱壳和连接环截面上的弯矩，为鼓筒连接环与轮盘单位弧长上的法向接触力，为螺栓对鼓筒连接环的轴向约束力，ΔR_f为鼓筒连接环内外半径差，t_f为鼓筒连接环厚度，ΔR_b为螺栓孔中心与鼓筒连接环外缘距离，θ为基本扇区所对圆心角，为鼓筒与轮盘法向接触力合力作用点距鼓筒连接环内缘的径向距离；

22）弯矩M作用下，鼓筒连接环在径向截面内发生偏转，使连接环径向截面内产生一侧受拉、一侧受压的应力分布，这种应力分布形成了基本扇区径向截面上的内力弯矩内力弯矩和偏转角ψⁱ之间具有如下关系：

Mai=EIrRfψi;]]>

其中，E为鼓筒材料弹性模量，R_f为连接环平均半径，为连接环径向截面的惯量矩。