[发明专利]一种基于尺寸效应修正的涡轮盘分区可靠性分析方法

摘要

本发明涉及一种基于尺寸效应修正的涡轮盘分区可靠性分析方法，步骤为：(1)简化涡轮盘模型，灵敏度分析获取涡轮盘关键几何尺寸，并测量涡轮盘关键几何尺寸得到相应的概率分布特征；(2)获取涡轮盘材料属性，建立涡轮盘SWT概率循环应力‑应变关系模型和应变‑寿命模型；(3)进行涡轮盘几何参数化建模，有限元分析，根据涡轮盘应力水平和温度分布情况划分区域，对步骤(2)建立的SWT概率循环应力‑应变关系模型和概率应变‑寿命模型进行拉丁超立方抽样获取涡轮盘各个划分区域随机输入变量和输出寿命之间的关系并构建响应面模型；通过Monte‑Carlo抽样法对各个划分区域的响应面模型抽样得到对应的寿命分布，最后得到涡轮盘的疲劳寿命和可靠性；(4)对涡轮盘寿命分布进行尺寸效应修正。

主权项

1.一种基于尺寸效应修正的涡轮盘分区可靠性分析方法，其特征在于实现步骤如下：(1)简化涡轮盘模型，灵敏度分析获取涡轮盘关键几何尺寸，并测量涡轮盘关键几何尺寸得到相应的概率分布特征；(2)获取涡轮盘材料属性弹性模量E和泊松比μ及其概率分布特征，基于涡轮盘试验数据利用线性异方差回归方法建立涡轮盘SWT概率循环应力‑应变关系模型和应变‑寿命模型；(3)基于步骤(1)获得的涡轮盘关键几何尺寸及概率分布特征，进行涡轮盘几何参数化建模和有限元分析，根据涡轮盘应力水平和温度分布情况划分区域，即将涡轮盘应力水平和温度相近的部分划分为一个区域的方式利用步骤(2)建立的SWT概率循环应力‑应变关系模型和概率应变‑寿命模型通过拉丁超立方抽样获取涡轮盘各个划分区域随机输入变量和输出寿命之间的关系并构建响应面模型；通过蒙特卡洛(Monte‑Carlo)抽样法对各个划分区域的响应面模型抽样得到对应的寿命分布和可靠性，进一步利用串联原则得到整体涡轮盘的寿命分布，得到涡轮盘的疲劳寿命和可靠性；(4)利用基于SWT参数的Weakest‑Link方法和有效损伤参数(OEDP)概率分析方法，根据涡轮盘尺寸效应对涡轮盘疲劳寿命的影响，获得涡轮盘的寿命分布，评估涡轮盘的疲劳寿命及其可靠性；所述步骤(1)中，去掉原始涡轮盘模型上倒角和凸台，简化涡轮盘模型；对简化后的涡轮盘模型所有几何尺寸进行拉丁超立方抽样，生成不同的几何尺寸样本进行有限元分析，并以计算所得的最大等效应力值作为响应，构造响应面模型；然后在上述响应面模型的基础上计算涡轮盘所有几何尺寸的灵敏度，并按照灵敏度大小进行排序，在排序结果中选择灵敏度中位于前四个几何尺寸作为涡轮盘关键几何尺寸进行最终概率分析，并测量涡轮盘模型关键几何尺寸得到相应的概率分布特征。