一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法。首先根据中介机匣几何结构确定特征参数，基于强度、刚度等准则并结合力学公式建立不同准则下中介机匣内、外壁厚等关键参数的数学模型，接着选取数学模型计算结果中的最佳关键参数作为设计参数，并利用Abaqus

【技术实现步骤摘要】
一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机领域，特别涉及一种基于Abaqus的中介机匣快速参数化建模方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机中，中介机匣是发动机最重要的承力构件，相当于人体的骨架，直接影响着航空发动机的性能，需要具有高可靠性和长寿命。铸造钛合金中介机匣对现代航空发动机不可或缺，目前世界上只有少数国家掌握了中介机匣整体铸造技术。中介机匣位于航空发动机中部、风扇机匣和高压压气机之间，是发动机的连接和过度通道，在发动机与飞机吊装的心脏部位，是发动机最重要的承力结构。发动机的推力主要通过中介机匣、主推力安装节和辅助推力安装节传递到飞机上，其中，中介机匣承受着发动机的整体重量、振动、机动过载、四个自由度的复杂受力。因此，中介机匣需要与高压压气机、低压压气机、支点轴承座等部件紧密结合，研制要求很高。
[0003]中介机匣具有尺寸大、结构复杂、壁薄、面积大的结构特点，制造难度非同一般，传统的制造方法是将复杂结构分解为十几或几十个较为简单的结构件进行制造，再采用焊接或铆接等方式连接成整体结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，分析中介机匣几何结构，确定其特征参数；步骤2，明确中介机匣载荷工况，选择机匣各部件刚度设计准则及强度设计准则；步骤3~步骤5，构建关键参数数学模型，包括基于刚度准则和强度准则分别构建外机匣壁厚数学模型、内机匣壁厚数学模型和承力支板壁厚数学模型；其中，内、外机匣壁厚数学模型基于刚度准则的设计基准分别为内、外机匣拉伸刚度下的轴向变形量以及弯曲刚度下的最大挠度；基于强度准则的设计基准分别为内机匣沿壳体正应力与沿剖面正应力、外机匣正应力与弯曲应力；承力支板壁厚数学模型基于刚度准则的设计基准为承力支板在剪切刚度下的剪切变形量以及径向刚度下的径向变形；基于强度准则的设计基准为承力支板拉伸正应力；步骤6，基于所述关键参数数学模型，在Abaqus中建立中介机匣结构有限元模型，对模型进行装配、网格划分并设置材料参数、载荷以及边界条件，并提交求解得到RPY文件；步骤7，利用Abaqus
‑
Python二次开发功能，将RPY文件进行批量提交、计算、提取结果；步骤8，利用Python建立基于Abaqus的中介机匣建模GUI用户界面，实现建模界面可视化。2.根据权利要求1所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法，其特征在于，由于同类型发动机的设计基准相趋近，令同类型发动机的设计基准相等，结合同类型发动机已知的设计基准值及本发动机中介机匣各部件已知参数构建等式，得到本发动机所述关键参数数学模型。3.根据权利要求2所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法，其特征在于，步骤3基于刚度准则的外机匣壁厚数学模型建模步骤为：步骤3
‑
1，以外机匣轴向变形量
∆
L为设计基准的外机匣壁厚为式中，F
max
为发动机推力，E为弹性模量，δ1为以轴向变形量为设计基准下的外机匣厚度，r
min
为外机匣最小半径， l为外机匣长度， a0为关于轴向变形量的修正系数，；其中以
∆
L为设计基准，各个发动机的轴向变形量是相趋近的，
∆
L为同类型发动机的轴向变形量；同理认为各个同类型发动机的设计基准均是相趋近的；外机匣最大挠度为w1，式中， k1为径向力拟合系数，δ2为弯曲刚度准则下的外机匣厚度；以弯曲刚度为设计基准的外机匣壁厚为：式中δ2为以弯曲刚度为设计基准下的外机匣厚度，b0为与外机匣最大挠度相关的修正
系数，其值为。4.根据权利要求3所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法，其特征在于，步骤3基于强度准则的外机匣壁厚数学模型建模步骤为：步骤3
‑
2，外机匣的正应力为，以正应力为设计基准的外机匣壁厚为：式中δ3为以正应力为设计基准下外机匣厚度，为许用强度， n
0.2
为强度储备系数，c0为与正应力相关的修正系数，利用设计基准相趋近，下标“已知”表示同类型发动机已知的设计基准值，即σ
1已知
表示同类型发动机已知的外机匣的正应力，;以弯曲应力为设计基准的外机匣壁厚为：式中d0为与外机匣弯曲应力相关的修正系数，，弯曲应力，σ
2已知
表示同类型发动机已知的弯曲应力。5.根据权利要求4所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法，其特征在于，步骤4中基于刚度准则的内机匣壁厚数学模型建模步骤为：步骤4
‑
1，以内机匣拉伸刚度轴向变形量为设计基准的内机匣壁厚为：式中δ5为以拉伸刚度轴向变形量为基准下内机匣厚度，R1为内机匣最大半径，r1为内机匣锥面小端中面半径，l1为内机匣长度，θ为内机匣斜角，e0为与内机匣轴向变形量相关的修正系数，，
∆
l
已知
表示同类型发动机已知的内机匣拉伸刚度轴向变形量；以弯曲刚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸昊源，管晓乐，王泽宇，李洪双，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：