免费论文：材料特性对旋转盘热应力影响规律研究

在航空发动机涡轮盘的安全性分析中，需要精确确定部件的应力应变场分布，应力应变场的确定需要输入变量的准确性，其中输入变量包括材料特性的精确选取。航空发动机适航标准规定，发动机使用的材料的适用性和耐久性必须是建立在经验或试验的基础上，并且每种材料要符合经批准的标准，保证这些材料具有设计资料中采用的强度和其他性能。选用材料的特性直接影响盘的温度分布和热应力，本文将从材料特性为常数和服从概率分布两个方面研究其变化对圆盘热应力的影响。本文以空心圆盘为研究对象，通过商业软件对不同材料特性下的稳态和过渡过程的盘的热应力和对材料特性服从概率分布时稳态下盘的热应力展开数值模拟研究。具体研究了导热系数、弹性模量和热膨胀系数和定压比热容对圆盘热应力的影响规律，以及热膨胀系数服从正态分布时，其均值和标准差对旋转盘热应力的影响规律。稳态下的结论有：随着导热系数的增大，盘的周向热应力分布越平缓，盘心周向热应力减小。弹性模量对盘热应力分布形式没有影响，只影响其大小，随着弹性模量的增大，盘心周向热应力线性增大。热膨胀系数和弹性模量有相似的影响规律。过渡过程下的结论有：同一时刻，随着导热系数的增大，盘心和盘缘的周向热应力水平减小，盘的周向热应力分布越平缓。同一时刻，随着弹性模量的增大，盘心和盘缘周向热应力绝对值均线性增大。弹性模量对盘热应力分布形式没有影响，只影响其大小，且对盘心最大周向热应力的出现时间没有影响。热膨胀系数和弹性模量有相似的影响规律。定压比热容增大，在过渡过程中，盘心最大周向热应力出现时间推迟，盘心周向热应力随时间变化越平缓。定压比热容增大，盘缘周向热应力水平降低。概率分析结论有：热膨胀系数服从正态分布时，盘心和盘缘的周向热应力近似服从正态分布。热膨胀系数均值增大，盘心和盘缘周向热应力均值线性增大；标准差占均值的比例基本保持不变。热膨胀系数标准差增大，盘心和盘缘的周向热应力标准差线性增大，标准差占均值的比例等于热膨胀系数标准值占其均值的比例；盘心和盘缘的周向热应力均值不发生变化。

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