[发明专利]一种多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命试验方案设计方法

说明书

本申请提供了一种多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命试验方案设计方法，包括：开展多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命分析，确定所述多级低压涡轮转子中的低寿命盘级；在所述多级低压涡轮转子低循环寿命分析的基础上，确定所述低寿命盘级的考核部位；确定所述低寿命盘级的试验参数，所述试验参数包括试验转速、试验件连接方式和试验温度；对所述多级低压涡轮转子进行试验有效性分析，计算考核部位的试验器系数，如果试验器系数满足要求，则试验方案通过；如果若试验器系数不满足要求，则需要修改试验参数重新制定试验方案：根据方案通过下的试验转速、试验温度和试验件连接方式计算在试验状态下需要进行的低循环疲劳循环数，即完成试验方案设计。

技术领域

本申请属于航空发动机疲劳试验技术领域，特别涉及一种多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命试验方案设计方法。

背景技术

为了验证低压涡轮能否满足发动机设计寿命要求，需要对低压涡轮转子进行低循环疲劳寿命考核试验。对于轴流式发动机，低压涡轮转子部件通常状态下为2～3级结构，大涵道比发动机涡轮转子部件为了实现较高的膨胀比，通常采用了3级以上的低压涡轮转子结构。

对于级数较少的低压涡轮转子结构，进行低循环疲劳寿命试验时，可以选取单级转子或者2～3级涡轮转子进行试验考核，转接段安装位置设置在试验件单侧或者中间，这种连接方式对低压涡轮转子的变形起到了限制，因此考核结果可作为发动机定型依据，但是对于3级以上甚至更多级数的低压涡轮转子来说，由于前后端低压涡轮转子尺寸结构差异较大，进行低循环疲劳寿命试验时，对多级低压涡轮转子的考核不够充分。此外，发动机工作状态下温度场会存在轴向梯度和径向梯度，对整个低压涡轮转子进行考核时需要兼顾每级转子的应力和寿命，但对于多级低压涡轮转子，如果想全部的低压涡轮转子加载到和发动机状态相同的温度，实现的难度很大。

为此，需要一种能够对整个低压涡轮转子进行低循环疲劳寿命进行有效考核的方法。

发明内容

本申请的目的是提供了一种多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命试验方案设计方法，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：一种多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命试验方案设计方法，包括：

开展多级低压涡轮转子低循环疲劳寿命分析，确定所述多级低压涡轮转子中的低寿命盘级；

在所述多级低压涡轮转子低循环寿命分析的基础上，确定所述低寿命盘级的考核部位；

确定所述低寿命盘级的试验参数，所述试验参数包括试验转速、试验件连接方式和试验温度；

对所述多级低压涡轮转子进行试验有效性分析，计算考核部位的试验器系数是否大于或等于1.0，如果试验器系数大于或等于1.0，则试验方案通过；如果若试验器系数不足或小1.0，则需要修改试验参数重新制定试验方案，其中：

试验器系数＝工作试状验态状对态应关关键键部部位件的应的力应力×盘盘工试验作温温度度时时的的最最小小极极限限拉拉伸伸强强度度

根据方案通过下的试验转速、试验温度和试验件连接方式计算在试验状态下需要进行的低循环疲劳循环数，即完成试验方案设计。

进一步的，所述多级低压涡轮转子的级数不少于3级。

进一步的，通过数值计算方法或有限元仿真方法确定所述低压涡轮转子低循环疲劳寿命的考核部位。

进一步的，根据多级低压涡轮转子的主循环转速、工作中的常用转速、强度设计点转速，确定所述多级低循环疲劳寿命考核的基准转速。

进一步的，从不同的连接位置设置转接段，形成不同的低寿命盘级的连接方式，将各连接方式的变形计算和发动机工作状态进行比较，选择最接近发动机工作状态的连接方式为试验件连接方式。