[发明专利]一种存在应力集中的透平发动机叶片疲劳极限确定方法

权利要求书

1.一种存在应力集中的透平发动机叶片疲劳极限确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，分别进行叶片用材料标准光滑试验件常温准静态拉伸实验、叶片用材料标准光滑试验件高温准静态拉伸实验，以获得透平叶片用材料的基础材料属性；

步骤2，分别进行叶片用材料标准光滑试验件常温高周疲劳实验、叶片用材料标准光滑试验件高温高周疲劳实验、叶片用材料缺口试验件常温高周疲劳实验、叶片用材料缺口试验件高温高周疲劳实验，以获得叶片用材料的等寿命曲线；

步骤3，进行实际叶片高周疲劳实验，以确定常温下叶片疲劳极限；

步骤4，考虑应力集中效应和温度对服役状态的叶片疲劳极限造成的影响，确定实际叶片疲劳极限；具体为：

步骤401，根据叶片用材料标准光滑试验件在常温和高温条件下不同应力比的高周疲劳试验结果，建立Goodman直线和Gerber曲线形式的叶片用材料疲劳等寿命曲线；

步骤402，根据叶片在常温下应力比R＝-1条件下测量的疲劳极限，并结合叶片用材料标准光滑试验件在常温下的Goodman等寿命曲线，认为叶片与叶片用材料标准光滑试验件在相同温度下Goodman等寿命曲线的斜率相同，外推出叶片在常温下的等寿命曲线；

步骤403，根据叶片用材料标准光滑试验件在常温和高温下的疲劳极限结果，高温条件下的疲劳极限相对于常温条件下的疲劳极限衰减的试验现象，并结合叶片在常温下测得的疲劳极限值，设定实际叶片在高温条件下的性能衰减与叶片用材料标准光滑试验件的衰减比例相同，推断出叶片在高温条件下的疲劳极限；并结合叶片用材料标准光滑试验件在高温下的Goodman等寿命曲线，认为叶片与叶片用材料标准光滑试验件在相同温度下Goodman等寿命曲线的斜率相同，外推出叶片在高温下的等寿命曲线；

步骤404，在常温下，考虑到叶片用材料缺口试验件的应力集中效应，将叶片用材料缺口试验件的名义疲劳强度转换为最大应力，根据常温下叶片用材料缺口试验件高循环疲劳试验的最大应力和叶片用材料标准光滑试验件的高循环疲劳试验结果，取同样应力比下的较小值，获得叶片材料在常温下考虑缺口应力集中效应的疲劳等寿命曲线；

步骤405，在高温下，考虑到叶片用材料缺口试验件的应力集中效应，将叶片用材料缺口试验件的名义疲劳强度转换为最大应力，根据高温下叶片用材料缺口试验件高循环疲劳试验的最大应力和叶片用材料标准光滑试验件的高循环疲劳试验结果，取同样应力比下的较小值，获得叶片材料在高温下考虑缺口应力集中效应的疲劳等寿命曲线；

步骤406，结合叶片在常温对称循环条件下应力比R＝-1的振动疲劳强度为σ_-1,计算出叶片在常温对称循环条件下的许用疲劳强度为[σ_-1]＝σ_-1/[n]，其中[n]为疲劳安全系数；利用该许用疲劳强度获得叶片在常温下的许用疲劳等寿命曲线；同时，根据推导所获得的叶片在高温对称循环条件下应力比R＝-1的振动疲劳强度为σ_-1H，计算出叶片在高温对称循环条件下的许用疲劳强度为[σ_-1H]＝σ_-1H/[n]；利用该许用疲劳强度获得叶片在高温下的许用疲劳等寿命曲线。

2.根据权利要求1所述的存在应力集中的透平发动机叶片疲劳极限确定方法，其特征在于：所述步骤1中，基础材料属性包括弹性模量、屈服强度和抗拉强度。

3.根据权利要求1所述的存在应力集中的透平发动机叶片疲劳极限确定方法，其特征在于：所述步骤1中，叶片用材料标准光滑试验件常温准静态拉伸实验在电液伺服疲劳试验机上进行；叶片用材料标准光滑试验件高温准静态拉伸实验在带高温炉电液伺服拉扭疲劳试验机上进行。

4.根据权利要求1所述的存在应力集中的透平发动机叶片疲劳极限确定方法，其特征在于：所述步骤2中，叶片用材料标准光滑试验件常温高周疲劳实验、叶片用材料标准光滑试验件高温高周疲劳实验、叶片用材料缺口试验件常温高周疲劳实验、叶片用材料缺口试验件高温高周疲劳实验分别进行应力比为R＝-1、R＝0及另外几组不同应力比R的高循环疲劳试验，其中一组应力比R应尽可能接近于1，通过控制载荷的变化找到不同应力比下的疲劳极限，获得材料的等寿命曲线。