航空发动机是飞机的心脏,其复杂的工作环境决定了设计制造过程的难度。航空发动机试验舱作为航空发动机的试验平台,需要承受包括内压、外压、热载荷、管道载荷及地震载荷在内的多种载荷作用。由于结构复杂,载荷工况多,常规的设计计算难以做到精确强度和刚度设计,更无法进行疲劳分析。本文采用有限元法,对复杂载荷作用下的某航空发动机试验舱进行数值模拟。主要工作和结论如下:(1)使用ANSYS Workbench软件建立了航空发动机试验舱的几何模型和有限元模型,采用实体壳单元对结构进行了网格划分。分析所考虑的载荷包括压力载荷、重力载荷、温度载荷、管道推力载荷和地震载荷等,并由此确定了十二种载荷工况。(2)完成了航空发动机试验舱的热-结构耦合应力分析,并依据JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》对航空发动机试验舱的各部件进行了强度评定。就舱门框出现的变形过大问题设置了舱门止口,显著减小了门框变形,保证了舱门顺畅开闭。(3)对航空发动机试验舱进行了疲劳分析,根据疲劳设计曲线及公式,得到了前室筒体和试验舱舱体的允许循环次数与使用系数,两部件在十二种工况下的累计使用系数分别为0.3942、0.91065,均满足疲劳强度要求。(4)航空发动机试验舱可能会承受外压载荷作用,为保证试验舱的密封和结构完整性,对设备进行了外压0.1MPa下的线性稳定性分析,失稳临界压力和设计外压之比为7.7855,大于安全系数取7的特殊要求。设备在设计外压作用下不会发生屈曲。(5)通过模态分析得到航空发动机试验舱的固有频率,依据NB/T 47041-2014《塔式容器》计算得到水平地震加速度为0.07g;对设备进行地震工况作用下的热-结构耦合分析,并对前室与试验舱进行了强度评定,结果表明设备在地震工况作用下满足强度要求。(6)对内压取0.2MPa的极限爆炸工况作用下的航空发动机试验舱进行了有限元分析,结果表明试验舱舱体与舱门强度与变形满足要求。