申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2020-09-07

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN112100888B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2021.01.05#实质审查的生效;2020.12.18#公开

摘要：本发明涉及一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，属于加工表面完整性研究领域，首先，应用三维设计软件建立涡轮叶片榫齿三维模型，将生成的三维模型另存实体模型输出格式，并将其导入有限元软件中，建立叶片榫齿的有限元模型。按有限元软件要求输入镍基高温合金等叶片榫齿材料属性，并进行单元类型选取和网格划分。随后，进行叶片榫齿缓进深切成形磨削温度有限元分析和磨粒‑工件界面接触压力计算。最后，基于以上热分析以及接触压力计算结果，进行磨削残余应力的热‑应力耦合仿真计算，并查看仿真结果。比普通有限元仿真方法具有更高的准确性和精准度。

主权项：1.一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法，其特征在于，首先，应用三维设计软件建立涡轮叶片榫齿三维模型，将生成的三维模型另存实体模型输出格式，并将其导入有限元软件中，建立叶片榫齿的有限元模型；按有限元软件要求输入镍基高温合金叶片榫齿材料属性，并进行单元类型选取和网格划分；随后，进行叶片榫齿缓进深切成形磨削温度有限元分析和磨粒-工件界面接触压力计算；最后，基于热分析以及接触压力计算结果，进行磨削残余应力的热-应力耦合仿真计算；具体步骤如下：步骤一、航空发动机叶片榫齿有限元建模：叶片榫齿三维建模，是使用三维设计软件建立叶片榫齿实体模型，并将生成的模型导入有限元仿真软件；叶片榫齿模型材料属性赋值，包括按有限元仿真软件要求输入温度计算与应力计算相关的材料属性；叶片榫齿模型有限元网格建模，包括单元类型选取和网格划分；步骤二、叶片榫齿缓进深切成形磨削温度计算：对榫齿模型表面施加热流量和对流换热量，进行缓进深切成形磨削叶片榫齿的磨削温度仿真计算，获得磨削过程中榫齿的温度分布；步骤三、磨粒-工件界面接触压力计算：基于磨削弧区有效磨粒与工件材料之间的接触压力作用模型，根据磨粒数，磨粒尺寸和磨削力计算出接触压力；在步骤三中，施加磨粒-工件界面接触压力时在工件表面选取随机单元，以此来模拟磨粒和工件之间的相互作用；首先计算随机单元表面的磨削力，将实验测得的磨削力除以磨削弧区磨粒的个数，得到每个磨粒受到的作用力，如式3： 其中Fn与Ft分别为磨削实验中实际测量的法向与切向磨削力，N为磨削弧区的磨粒数量，Fn’与Ft’分别为单个磨粒受到的法向与切向磨削力；因磨削力应以压强的形式施加，随后需将单个磨粒受到的作用力再除以磨粒的受力面积ACS，最终得到施加在单元表面的接触压力，如式4： 其中Pn与Pt分别为施加在单元表面的法向压力和切向压力；步骤四、叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力仿真计算：磨削温度与磨粒-工件界面接触压力之间热力耦合作用形成的残余应力计算是在磨削温度仿真计算的基础上，耦合有效磨粒与工件材料之间的接触压力，通过有限元仿真软件计算缓进深切成形磨削叶片榫齿的残余应力，从而获得磨削表面的残余应力分布，待计算完成后查看计算的残余应力结果。

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权利要求：

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