航空发动机与燃气轮机强度与振动

课程编码：180215082502P2005H 英文名称：Aeroengine Strength and Vibration 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：冯引利

本课程是航空发动机与燃气轮机专业的专业核心课程之一。通过本课程的学习，掌握叶片、轮盘、机匣、轴等关键零部件的主要载荷状态、受力分析、失效原理及相应的概念、理论及强度、振动、寿命设计方法等。掌握转子动力学设计、整机振动信号分析、故障诊断等整机振动相关的设计方法、理论及现场分析技术。掌握螺栓、套齿等连接件强度设计方法。熟悉强度分析所需的材料数据及其含义。熟悉发动机关键零部件强度试验方法。熟悉关键零部件强度设计准则。使学生达到以下几方面的基本要求：
1.熟悉航空发动机及燃气轮机强度、振动、寿命设计的目的、分类及研究的主要内容。掌握强度、振动、寿命分析所需的材料数据及含义。
2.掌握以下典型零部件的基本强度、振动等概念：叶片静强度、持久强度、罩量调整、共振、campbell图；轮盘破裂转速、轮盘行波振动；承力机匣刚度、薄壁机匣失稳及行波振动；轴失稳扭矩及破坏扭矩等。掌握叶片、轮盘、轴、机匣载荷状态、应力分布、失效原理及模式、设计方法及设计准则、影响因素及排故方法等。熟悉关键零部件强度、寿命试验方法。
3.掌握临界转速、刚度、不平衡响应、涡动、刚性及柔性转子等主要概念；掌握过临界转速时的运动行为、典型转子刚支及弹支时的运动方程、临界转速设计方法准则、弹性支承元件刚度及疲劳设计方法等；掌握整机振动典型故障特征及整机振动诊断方法。
4.掌握机匣、轴、连接件强度设计方法，了解结构疲劳的机理及常见的疲劳研究理论。

航空发动机及燃气轮机结构、材料力学、理论力学、转子动力学、机械振动

第一章 绪论 2.0学时 冯引利
第1节 航空发动机及燃气轮机强度设计内容
第2节 材料基本力学性能
第二章 转子叶片强度 4.0学时 冯引利
第1节 概述
第2节 离心拉伸应力计算
第3节 弯曲应力计算
第4节 影响叶片强度的因素
第5节 榫连接强度计算
第6节 总应力与安全系数
第三章 叶片振动 6.0学时 冯引利
第1节 概述
第2节 叶片振动的基本特征
第3节 等截面叶片的弯曲振动
第4节 旋转叶片的弯曲振动
第5节 影响叶片自振频率的其他因素
第6节 激振力分析与共振特性
第7节 振动阻尼及减振措施
第8节 旋转失速、颤振概念及特点
第9节 排除叶片振动故障的方法
第10节 叶片振动设计要求及准则
第11节 叶片振动设计工程实例
第四章 轮盘强度 6.0学时 冯引利
第1节 概述
第2节 轮盘强度计算的基本公式
第3节 简单几何形状轮盘应力计算
第4节 轮盘破裂转速分析方法研究
第5节 轮盘寿命设计
第6节 影响轮盘破裂的诸因素分析
第7节 轮盘强度设计实例及典型案例分析
第8节 轮盘强度及寿命试验
第五章 轮盘振动 2.0学时 冯引利
第1节 轮盘振动的基本形式
第2节 轮盘的行波振动及共振分析
第3节 等厚薄圆盘的自振频率及自振频率影响因素分析
第六章 临界转速与整机振动 8.0学时 冯引利
第1节 概述
第2节 临界转速的基本特征
第3节 刚性支承Jeffcott转子的涡动分析
第4节 圆盘转动惯量对临界转速的影响
第5节 弹性支承单盘对称转子涡动分析及弹性支承设计
第6节 转子支承方案及联轴器
第7节 影响临界转速的因素及临界转速设计准则
第8节 整机振动分析及故障诊断
第七章 机匣强度 2.0学时 冯引利
第1节 机匣载荷分析
第2节 机匣强度设计要求及准则
第3节 机匣强度设计方法
第八章 轴类零件强度 4.0学时 冯引利
第1节 主轴载荷分析
第2节 主轴静强度及变形设计
第3节 多级转子静强度分析及轴向预紧分析
第4节 主轴疲劳寿命分析
第九章 连接件强度设计 2.0学时 冯引利
第1节 螺栓连接强度设计
第2节 套齿连接强度设计
第3节 端齿连接强度设计
第十章 疲劳强度及疲劳寿命设计 4.0学时 冯引利
第1节 概述
第2节 疲劳强度研究的基础
第3节 零件疲劳寿命估算方法
第4节 工程算例

冯引利，中国科学院工程热物理所，研究员，博导。结构强度/振动专业技术带头人。
长期从事航空发动机结构强度、振动、寿命设计、转子动力学及整机振动设计、信号及故障诊断等方面的工程技术研究和关键技术攻关。