Том 9, № 3-4 (2015)

Рассмотрено применение методов оптимизации для конструктивного проектирования ступени компрессора авиационного двигателя. Решена задача минимизации отклонения формы лопатки в рабочем положении от расчетной аэродинамической формы и проведена отстройка собственных частот колебаний. Проведена минимизация веса диска с учетом замкового соединения при заданных ограничениях. Рассмотрены критерии оптимизации, накладываемые ограничения, параметризованные и расчетные модели, параметры проектирования. Результаты получены с использованием программы конечно-элементного анализа совместно с процедурой оптимизации методом последовательного квадратичного программирования.

Проведено исследование динамики трансмиссии двухконтурного турбореактивного двигателя с редукторным приводом вентилятора при нагрузках полетного цикла, в том числе при перегрузках при маневрировании. Выполнен сравнительный анализ поведения моделей двигателя без «слабого звена» и при срабатывании «слабого звена» при обрыве лопатки вентилятора. Для проведения исследования разработаны балочная и объемная модели, объединяющие в себе вал вентилятора, редуктор и ротор низкого давления. При создании балочной модели использованы специализированные конечные элементы, описывающие жесткостные характеристики элементов роторов сложной геометрии. Характеристики жесткости балочной модели уточнены с использованием объемной модели ротора.

Рассмотрена методика расчета течения газа в вентиляционном (вторичном) тракте ГТД с использованием теории графов. Предложена модификация одномерных моделей типовых элементов, учитывающая наклон линий тока. Введен новый типовой элемент - «переходный канал». Проведена верификация моделей и методики расчета гидравлической сети на основе двухмерного и трехмерного моделирования в коммерческом программном комплексе.

Разработана математическая модель длинного подшипника скольжения с несжимаемой смазкой, с учетом сил инерции в слое смазки в опоре сателлита планетарного редуктора. На основе уравнений Навье-Стокса получено модифицированное уравнение Рейнольдса, учитывающее влияние центробежных сил инерции на смазку в зазоре подшипника. Для верификации результатов использован коммерческий программный комплекс, решающий задачу с использованием полных уравнений Навье-Стокса. Получаемые результаты демонстрируют существенный вклад сил инерции смазки в итоговое распределение давления в подшипнике, величины подъемной силы и ее направления.

Представлены результаты применения метода конечных элементов для оценки динамических напряжений в зубчатых передачах. С помощью численного моделирования зацепления различных типов зубчатых колес получено подробное распределение контактных и изгибных напряжений, функции жесткости зацепления в зависимости в течение фазы зацепления, статической и динамической кинематических погрешностей. Исследовано поведение передачи, имеющей дефекты, а именно, зарождающуюся трещину у ножки зуба. Результаты исследования могут быть использованы для разработки диагностических признаков трансмиссий в обеспечении эксплуатации ответственных изделий по техническому состоянию.

Предложена методика определения параметров модели кривой циклического неизотермического деформирования. Применен алгоритм распознавания образов, основанный на минимизации функции рассогласования экспериментальных результатов и расчета кривой по трехпараметрической модели, зависящей от эффекта Баушингера, модуля упругой разгрузки и масштаба преобразования нелинейного участка кривой деформирования. В качестве меры пластической деформации принят параметр Одквиста. Проведено моделирование кривых циклического деформирования и выполнено сравнение с экспериментальными данными.

В системе анализа напряженно-деформированного состояния при циклическом упругопластическом нагружении методом конечных элементов реализованы алгоритмы решения больших разреженных систем линейных алгебраических уравнений, основанные на методе Холесского. Проведено сравнение эффективности методов по использованию памяти и вычислительных ресурсов.