航空发动机主轴疲劳试验标准循环载荷谱构建方法及系统
摘要文本
本发明涉及航空发动机技术领域，公开了航空发动机主轴疲劳试验标准循环载荷谱构建方法及系统，通过对发动机设计状态下主轴进行三维有限元分析和疲劳评估后，确定主轴上试验考核危险截面，对试验考核危险截面进行各载荷敏感性分析，基于疲劳损伤储备相当和应力方向一致原则，将轴类零件强度疲劳试验器上无法加载的热应力、离心力转换为稳态弯矩载荷，从而获得考核截面的标准循环载荷，规避了试验器无法加载热应力、离心力等载荷导致试验循环载荷无法准确反映截面受载状态的问题，从而能够实现主轴所有危险截面疲劳试验的考核。
申请人信息
- 申请人:中国航发四川燃气涡轮研究院
- 申请人地址:610500 四川省成都市新都区学府路999号
- 发明人: 中国航发四川燃气涡轮研究院
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 航空发动机主轴疲劳试验标准循环载荷谱构建方法及系统 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202410171441.1 |
| 申请日 | 2024/2/7 |
| 公告号 | CN117725802A |
| 公开日 | 2024/3/19 |
| IPC主分类号 | G06F30/23 |
| 权利人 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 |
| 发明人 | 王学民; 黄维娜; 黎方娟; 卢绪平; 李晓明; 古远兴; 沈莲; 李龙 |
| 地址 | 四川省成都市新都区学府路999号 |
专利主权项内容
（更多数据，详见） 1.航空发动机主轴疲劳试验标准循环载荷谱构建方法，其特征在于，包括：步骤1、以主轴质心为坐标原点建立分析坐标系，其中发动机轴线逆航向为X轴正方向，垂直于发动机轴线且竖直向上为Z轴正方向，采用右手法则确定Y轴正方向；根据航空发动机主轴的结构尺寸，采用有限元分析软件构建三维主轴有限元模型；步骤2、以航空发动机最大气动工况对应的载荷为边界条件，通过有限元分析软件仿真获得每个有限元节点的X方向低周应力、Y方向低周应力/>、Z方向低周应力/>、XY方向低周应力/>、ZX方向低周应力/>和YZ方向低周应力/>；所述最大气动工况对应的载荷包括轴向力/>、扭矩/>、热应力/>、离心力/>；步骤3、以航空发动机最大陀螺力矩工况对应的载荷为边界条件，通过有限元分析软件仿真获得每个有限元节点在X方向高周应力、Y方向高周应力/>、Z方向高周应力/>、XY方向高周应力/>、ZX方向高周应力/>和YZ方向高周应力/>，所述最大陀螺力矩工况对应的载荷包括振动扭矩/>、旋转弯矩/>；步骤4、采用N次循环修正的古德曼曲线分别获得X方向应力的低周当量应力/>、Y方向应力/>的低周当量应力/>、Z方向应力/>的低周当量应力/>、XY方向应力/>的低周当量应力/>、ZX方向应力/>的低周当量应力/>和YZ方向应力/>的低周当量应力/>；其中，N为低周循环次数；步骤5、以X方向应力的低周当量应力/>、Y方向应力/>的低周当量应力/>、Z方向应力/>的低周当量应力/>、XY方向应力/>的低周当量应力/>、ZX方向应力的低周当量应力/>和YZ方向应力/>的低周当量应力/>以及各方向对应的高周应力，采用10次循环修正的古德曼曲线分别获得X方向复合当量应力/>、Y方向复合当量应力/>、Z方向复合当量应力/>、XY方向复合当量应力/>、ZX方向复合当量应力和YZ方向复合当量应力/>；7步骤6、根据X方向复合当量应力、Y方向复合当量应力/>、Z方向复合当量应力、XY方向复合当量应力/>、ZX方向复合当量应力/>和YZ方向复合当量应力分析获得发动机设计状态下每个危险截面的总当量稳态应力/>和复合疲劳储备/>，并确定复合疲劳储备/>为最大时的危险截面为试验考核危险截面；步骤7、在发动机主轴载荷加载截面上调整主轴的稳态弯矩载荷值，使得考核危险截面处的复合疲劳储备/>与发动机载荷状态下的复合疲劳储备/>的偏差小于等于预设偏差值；步骤8、根据发动机设计状态下考核危险截面温度下的拉伸强度和试验温度下的拉伸强度/>的比值作为温度修正系数，对初始载荷进行修正，并将修正后的轴向力/>、扭矩、振动扭矩/>、旋转弯矩/>以及稳态弯矩载荷值/>为航空发动机主轴疲劳试验标准循环载荷谱。