[发明专利]一种航空发动机轮盘材料弹塑性曲线的构造方法

说明书

本申请提供了一种航空发动机轮盘材料弹塑性曲线的构造方法，所述方法包括：构建材料的真实屈服强度与名义屈服强度的关系式，根据名义屈服强度得到修正后的真实屈服强度；构建材料的真实断裂应变与断面收缩率的关系式，根据断面收缩率确定材料的真实断裂应变；构建材料的真实断裂应力与极限强度之间的关系式，根据极限强度确定材料的真实断裂应力；构建材料的断裂塑性应变与真实断裂应变和真实断裂应力之间的关系式，根据真实断裂应变、真实断裂应力确定材料的断裂塑性应变；构建材料塑性应变和应力的指数关系式，通过真实屈服强度、真实断裂应力、断裂塑性应变确定所述指数关系式中的系数从而得到材料塑性应变和应力曲线。

技术领域

本申请属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种航空发动机轮盘材料弹塑性曲线的构造方法。

背景技术

航空发动机轮盘工作条件十分恶劣，其断裂失效大多会造成非包容破坏，其后果往往是灾难性的。因此，航空发动机盘类零件是现代燃气涡轮发动机的关键件。为保证航空发动机轮盘的工作安全，相关规范要求对轮盘进行超转试验验证。在进行上述试验前，要对轮盘的应力和变形进行预测，以保证具有最差材料力学性能的轮盘结构具备承受极限载荷的能力。一般在极限载荷条件下，轮盘结构的应力应变状态已经处于塑性应力应变状态，因此需要借助弹塑性有限元方法进行分析。分析中很重要的一个步骤是确定材料的应力应变曲线。由于确定材料的最差性能的拉伸应力应变曲线，是一项需要长期积累的过程，工程中一般都依据材料规定值，采用预估的方法获得。

目前，工程中较为常用的确定应力应变曲线的方法有如下两种：

如图1所示的双线性法，在使用这个方法时，需要确定三个参数：弹性模量E、切向模量E_T、屈服强度σ_0.2，其中，弹性模量E和屈服强度σ_0.2可由技术规定得到，切向模量E_T可由下式近似估计：

式中，极限强度σ_b和延伸率δ₅可由技术规定得到。

如图2所示的四点法，在使用这个方法时，需要确定五个参数：弹性模量E、比例极限σ₀、屈服强度σ_0.2、极限强度σ_b和延伸率δ₅，其中，弹性模量E、屈服强度σ_0.2、极限强度σ_b和延伸率δ₅可由技术规定得到，比例极限σ₀一般取为屈服强度σ_0.2的80％。

然而，现有技术中的双线性法和四点法都是用简单的线性关系描述材料进入塑性后的应力应变关系，而大量的试验结果表明，材料在进入塑性后，应力应变呈现很强的非线性关系，因此双线性法和四点法在估计曲线时采用的工程应力和应变值，在实际中的材料进入屈服阶段后，其真实应力和应变值要显著区别于工程应力和应变值。

发明内容

本申请的目的是提供了一种航空发动机轮盘材料弹塑性曲线的构造方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种航空发动机轮盘材料弹塑性曲线的构造方法，所述方法包括：

构建材料的真实屈服强度与名义屈服强度的关系式，根据名义屈服强度得到修正后的真实屈服强度；

构建材料的真实断裂应变与断面收缩率的关系式，根据断面收缩率确定材料的真实断裂应变；

构建材料的真实断裂应力与极限强度之间的关系式，根据极限强度确定材料的真实断裂应力；

构建材料的断裂塑性应变与真实断裂应变和真实断裂应力之间的关系式，根据真实断裂应变、真实断裂应力确定材料的断裂塑性应变；