[发明专利]一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法

说明书

本申请提供了一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法，属于航空发动机涡轮盘技术领域，具体的通过在给定载荷谱下涡轮盘的过渡态应力分析，获得涡轮盘盘心的应力历程和温度历程，将应力历程统一温度后，对应力历程中的每一时刻点计算考虑符号的等效应力，接着开展雨流计数获得准确的峰值时刻和谷值时刻，对峰值时刻和谷值时刻下的单向应力对应相减，再按照von Mises准则获得等效应力范围。通过本申请的处理方案，提高分析盘心的疲劳寿命结果的准确性。

技术领域

本申请涉及航空发动机涡轮盘的领域，尤其是涉及一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法。

背景技术

航空发动机涡轮盘在工作过程受到自身转速、温度和压力的载荷，同时航空发动机涡轮盘在工作过程中还受到叶片离心作用的载荷，因此，涡轮盘盘心出现较为明显的周向和轴向应力的二向应力状态。盘心作为涡轮盘的关键位置，其寿命评估取决于应力状态的选取。

涡轮盘在工作至大状态时，轮缘温度高、盘心温度相对轮缘较低，同时叠加离心力的作用，盘心出现较大的周向和轴向应力；涡轮盘在停车过程中，转速迅速下降，盘心由于其结构较为厚重，温度下降得比轮缘慢，造成盘心出现周向压应力，同时存在一定的轴向应力。von Mises等效应力,可以综合考虑盘心的周向和轴向应力，但无法体现压应力，这对于选择每一组循环中的峰值时刻和谷值时刻有所影响，进而影响到涡轮盘盘心寿命的分析。其中，von Mises等效应力为von Mises准则，是冯·米塞斯于1913年提出的一个屈服准则，冯·米塞斯屈服准则。von Mises准则是一个综合的概念，其考虑了第一、第二、第三主应力，可以用来对疲劳，破坏等的评价。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法，解决了现有技术中的问题，提高分析盘心的疲劳寿命结果的准确性。

本申请提供的一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法采用如下的技术方案：

一种计算航空发动机涡轮盘盘心等效应力的方法，包括：

S1，获得涡轮盘的载荷谱，在给定载荷谱下分析涡轮盘的过渡态应力；

S2，在分析结果中提取涡轮盘盘心的应力历程和温度历程；

S3，对应力历程中每个时刻点分别计算符号等效应力，计算符号等效应力的过程为：计算von Mises等效应力，根据应力历程中三个主应力的加和值确定von Mises等效应力的计算值的正负号；

S4，由符号等效应力历程，获得每一组循环的峰值时刻和谷值时刻；

S5，对循环的峰值时刻和谷值时刻的应力分别进行单向应力相减，再按照vonMises准则获得等效应力范围。

可选的，S1中使用有限元方法分析涡轮盘的过渡态应力。

可选的，S2还包括根据温度对应的拉伸强度，将各应力历程换算至最高温度下的应力。

可选的，S4中使用雨流计数法获得每一组循环的峰值时刻和谷值时刻。

可选的，S2中的应力历程包括第一主应力S₁、第二主应力S₂、第三主应力S₃、vonMises等效应力S_Mises、轴向应力S_Y以及周向应力S_Z的六个应力历程。