申请/专利权人：南京航空航天大学;中国航发沈阳发动机研究所

申请日：2021-06-29

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN113505506B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2021.11.02#实质审查的生效;2021.10.15#公开

摘要：本发明公开了一种轮盘危险部位裂纹扩展模拟件设计方法，步骤为：1获取轮盘的几何模型；2计算获得轮盘在工况条件下的应力数据；3计算得到危险点的临界裂纹尺寸深度值；4设计轮盘危险部位裂纹扩展模拟件；5利用裂纹扩展分析软件计算步骤4设计的模拟件标距段的临界裂纹尺寸，给定的初始裂纹尺寸和裂纹扩展模型参数应与步骤3中的保持一致；6模拟件标距段设计完成后，根据模拟件计算结果确定其试验载荷，并在两端光滑连接上夹持段，夹持段和过渡连接段尺寸参数应在合理的范围内，以保证试件裂纹扩展发生在标距段缺口处。本发明设计的裂纹扩展模拟件能够模拟轮盘危险部位的应力梯度和临界裂纹尺寸。

主权项：1.一种轮盘危险部位裂纹扩展模拟件设计方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）获取轮盘的几何模型，轮盘所用的材料性能参数，以及轮盘典型工况条件；轮盘典型工况条件包括轮盘的工作温度场和工作转速以及气动载荷，其中工作温度场通过传热分析或实际测量获取，工作转速通过计算或实际测量获取，气动载荷通过气动分析或实际测量获取；（2）建立轮盘有限元静力分析模型，计算获得轮盘在工况条件下的应力数据，包括危险部位的危险点即第一主应力最大点的第一主应力值，和以该危险点为起点沿第一主应力梯度路径直到几何边界的第一主应力梯度，将得到的第一主应力梯度关于第一主应力值进行归一化处理；获取第一主应力梯度的具体步骤为：导出应力等值线图，以第一主应力最大点为圆心作圆，与距离第一主应力最大点最近的应力等值线相切，切点即为应力梯度路径上的一点，再以该切点为圆心作圆，与下一条应力等值线相切，得到的切点为下一个在应力梯度路径上的点，以此类推，最终依次平滑连接这些切点，得到应力梯度路径；在该应力梯度路径上均匀地拾取若干点，导出各点的应力值，得到第一主应力梯度；（3）利用裂纹扩展分析软件，设在危险点存在初始裂纹，给定材料的裂纹扩展模型参数，计算得到危险点的临界裂纹尺寸深度值，该尺寸表示裂纹在深度方向的尺寸；（4）以单边缺口平板为模拟件标距段基本形状，以沿模拟件长度方向的单轴拉伸加载为载荷形式，设计轮盘危险部位裂纹扩展模拟件；基于步骤（3）得到的临界裂纹尺寸，估计缺口平板的厚度和宽度；建立模拟件的有限元分析模型，计算获得模拟件上以第一主应力最大点为起点，沿应力梯度路径，距离为临界裂纹尺寸的应力梯度，并将该应力梯度关于最大应力归一化处理；通过不断调整模拟件标距段平板的缺口半径和缺口深度，使得模拟件上以第一主应力最大点为起点，沿应力梯度路径，距离为临界裂纹尺寸的应力梯度与轮盘危险部位应力梯度保持一致；（5）利用裂纹扩展分析软件计算步骤（4）设计的模拟件标距段的临界裂纹尺寸，给定的初始裂纹尺寸和裂纹扩展模型参数应与步骤（3）中的保持一致，若计算的临界裂纹尺寸与危险部位一致，则进入下一步，否则调整缺口平板的厚度和宽度，重复步骤（4）和步骤（5）；（6）模拟件标距段设计完成后，根据模拟件计算结果确定其试验载荷，并在两端光滑连接上夹持段，夹持段和过渡连接段尺寸参数应在合理的范围内，以保证试件裂纹扩展发生在标距段缺口处。

全文数据：

权利要求：

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