基于机载寿命管理系统的应力计算方法和寿命预测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115062401A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210528713.XG06F119/14(2020.01)(22)申请日2022.05.16(71)申请人太仓点石航空动力有限公司地址215400江苏省苏州市太仓市大连东路36号-27(72)发明人赵运生丁建国薛园园代钰陶冶科(74)专利代理机构苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)32257专利代理师许燕萍(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F30/17(2020.01)G06F30/23(2020.01)G06F119/08(2020.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称基于机载寿命管理系统的应力计算方法和寿命预测方法(57)摘要本发明涉及一种基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1:选取发动机的部件中应力最大或安全系数最小的点为考核点；其中，发动机的部件包括多个零件，多个零件为多级涡轮叶片、多级涡轮轮盘、多级压气机叶片和多级压气机轮盘；步骤S2：运行发动机，随着时间的增加，记录多组数据，其中，每组数据包括发动机的部件中各个零件的转速和温度；步骤S3：根据发动机的不同应用环境对多组数据进行不同的处理，计算各个零件任一时刻的预设考核点的当量应力。本发明可在极短的时间内对航空发动机零件在飞行各个时刻的应力进行计算，从而使零件寿命损伤的计算在时间上能够满足航空发动机寿命管理系统在机载计算和地面计算的要求。CN115062401ACN115062401A权利要求书1/3页1.一种基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1:选取发动机的部件中应力最大或安全系数最小的点为考核点；其中，发动机的部件包括多个零件，所述多个零件为多级涡轮叶片、多级涡轮轮盘、多级压气机叶片和多级压气机轮盘；步骤S2：运行发动机，随着时间的增加，记录多组数据，其中，每组数据包括发动机的部件中各个零件的转速和温度；步骤S3：根据发动机的不同应用环境对多组数据进行不同的处理，计算各个零件任一时刻的预设考核点的当量应力；其中，当发动机处于第一种应用环境时，获得燃气涡轮转子初始转速的设计值或动力涡轮初始转速的设计值对应的第一当量应力，根据第一当量应力计算每组数据中各个零件的预设考核点的当量应力；当发动机处于第二种应用环境时，设置多种工况，且每种工况考虑离心荷载、温度荷载和气动荷载中的任意一种荷载，针对不同工况，对预设考核点进行应力计算，分别获得预设考核点的应力分量，根据应力分量计算每组数据中各个零件的预设考核点的当量应力。2.根据权利要求1所述的基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于：针对不同工况，对预设考核点进行应力计算的方法为：若工况为设置燃气涡轮转子转速或动力涡轮转速的设计转速为额定转速时，通过有限元计算离心载荷；若工况为动力涡轮前温度取额定温度时，采用气动设计方法计算温度载荷；若工况为动力涡轮前温度取额定温度的80％时，采用气动设计方法计算温度载荷；若工况为燃气涡轮转子转速或动力涡轮转速的设计转速为额定转速的80％时，采用气动设计方法计算气动载荷；若工况为燃气涡轮转子转速或动力涡轮转速的设计转速为额定转速的80％时，采用气动设计方法计算气动荷载。3.根据权利要求2所述的基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于：在第二种工况时，计算温度载荷的方法如下：获取动力涡轮转速前温度的额定值，根据动力涡轮前温度的额定值和动力涡轮前温度的飞行参数的折减值分别计算额定值对应的第一实际温度值和折减值对应的的第二实际温度值；根据第一实际温度值和第二实际温度值计算每组数据中各个零件的考核点的实际温度值。4.根据权利要求3所述的基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于：所述折减值的折减系数为0.8或0.88或0.76。5.根据权利要求1所述的基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于：当发动机处于第一种应用环境时，获得燃气涡轮转子转速的设计值或动力涡轮转速的设计值对应的当量应力，根据当量应力计算每组数据中各个零件的考核点的当量应力的公式如下：式中：S为考核点的当量应力，Sk为燃气涡轮转子转速的设计值或动力涡轮转速的设计值对应的第一当量应力，N为每组数据对应的燃气涡轮转子转速的实际值或动力涡轮转速的实际值，N100为燃气涡轮转子转速的设计值或动力涡轮转速的设计值。6.根据权利要求1所述的基于机载寿命管理系统的应力计算方法，其特征在于：当发动机处于第二种工作状态时，设置多种工况，且每种工况考虑离心荷载、温度荷载和气动荷载中的一种荷载，针对不同工况，采用有限元法对考核零件进行应力计算，分别获得考核点的2CN1150624