[发明专利]一种涡轮叶片区间损伤容限分析方法

摘要

本发明针对样本缺乏的情况下，提出了一种涡轮叶片区间损伤容限分析方法。由于在裂纹结构中，部分参数之间相关性，如两个裂纹扩展速率常数，而部分参数之间为独立参数，如载荷与裂纹尺寸等，方法中引入了新颖的平行六面体模型以对同时包含相关区间参数又包含独立区间参数的情形进行度量。通过该平行六面体模型，多为相关区间参数将统一归一化到独立标准超立方体中，在该标准空间中，采用子区间分析方法预测涡轮叶片的疲劳裂纹扩展寿命上下边界。该方法可同时考虑独立和相关区间变量，且解决了参数的大不确定性问题，推动涡轮叶片损伤容限不确定性分析的工程实用化。

主权项

1.一种涡轮叶片区间损伤容限分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，第一步：涡轮叶片的三维裂纹扩展建模，采用基于线弹性断裂力学的Paris公式来预测疲劳裂纹扩展寿命：式中，a代表裂纹尺寸，N代表加载次数(裂纹扩展寿命)，C和m是只与材料有关的参数，ΔK代表一个循环中的应力强度因子幅值：ΔK＝Kmax‑Kmin式中，Kmax和Kmin分别代表一次循环加载时应力强度因子(SIFs)的最大值和最小值；第二步：参数不确定性度量，发展一种基于区间分析的损伤容限不确定性分析方法，根据参数的变化区间即可预测疲劳裂纹扩展寿命的上下界，涡轮叶片的疲劳裂纹扩展寿命在一个区间范围内变动：N(x)＝[NL(x),NR(x)],式中，NL(x)和NR(x)分别表示裂纹扩展寿命的上下边界；第三步：相关变量独立化，由于裂纹扩展模型中，裂纹扩展常数C和m之间通常存在相关性关系，而裂纹扩展常数与载荷之间又相互独立，引入平行六面体凸模型对其进行统一度量；第四步：疲劳裂纹扩展寿命子区间划分，在标准空间中，通过子区间分析方法，区间可被划分为若干子区间；第五步：疲劳扩展寿命区间预测，获得N(δI)的上下边界。