[發明專利]一種渦扇發動機拉緊軸疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 201710202194.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107092728B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 黃愛華;周軍;王建
• 申請（專利權）人: 成都航空職業技術學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01M13/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

1.一種渦扇發動機拉緊軸疲勞試驗方法，其特征在于：它包括以下步驟：

SI、載荷建模分析：

SI(1)、建立發動機風扇轉子強度計算有限元模型，其中葉片以平面應力單元模擬，離心力和葉片軸向重心位置與三維模型等效，剩余轉子零件以軸對稱單元模擬；

SI(2)、采用ANSYS軟件對風扇轉子結構、裝配后預緊狀態、拉緊軸工作狀態進行有限元分析，其中包含對風扇轉子裝配完成后的軸向位移、拉緊軸的軸向位移分布及應力、工作狀態下風扇轉子的軸向位移、工作狀態下拉緊軸的軸向位移計算分析；

SI(3)、ANSYS軟件計算結果表明，風扇拉緊軸承受軸向載荷，其中軸向載荷由裝配拉緊力、轉子轉動離心力、氣動載荷引起的軸向力組成，各相應載荷作用下拉緊軸的變形量和應力值如表1：

表1 載荷作用下拉緊軸變形及應力

SI(4)、根據步驟SI(3)中表1可知，系數修正前的拉緊軸向力理論載荷為：理論載荷谷值：P₁＝195.4kN；理論幅值：▽P＝32.6kN，理論載荷谷值和理論幅值分別對應表1中最后一行的第一個數據和最后一個數據；

SII、計算標準載荷譜：

SII(1)、理論載荷確定后，根據被試拉緊軸試驗件實際鍛件極限強度σ_bs和技術條件規定標準強度值σ_b，用材料強度修正系數加大試驗載荷的方法進行修正，降低材料強度差異對試驗結果的影響，修正系數K＝σ_bs/σ_b；

SII(2)、修正系數確定后，對試驗理論幅值▽P進行放大修正，軸向力幅值修正▽P_s＝K·▽P；載荷峰值P₂＝P₁+▽P_s，試驗中材料強度修正系數按“斯貝MK202發動機應力標準：EGD-3”的方法確定，計算得出最終的軸向力幅值為▽P_s＝33.2kN；

SII(3)、試驗前，靜態加載軸向力至P₁，記錄試驗拉緊軸伸長量，若伸長量不滿足范圍1±0.03mm，則對試驗載荷P₁進行調整并記錄，調整后載荷值作為試驗實際谷值，試驗峰值按載荷峰值計算公式調整；

SII(4)、完成載荷調整后，按標準循環載荷譜試驗，第一循環前0～P₁加載過程按40～50s內勻速加載完成，其余循環加卸載參數：t₁＝3～5s，t₂＝t₄＝10s，t₃＝25～30s；當試驗低周載荷循環數應達到6000次循環時進行檢查，檢查后進行初步合格判定，隨后繼續試驗至15000次循環；

SIII、拉緊軸疲勞試驗：

SIII(1)、采用疲勞試驗機對拉緊軸進行疲勞試驗，正式開始試驗循環之前對拉緊軸進行初始標定，確定試驗加載載荷；

SIII(2)、進行3次谷值到峰值，即P₁→P₂的連續靜態加載，每間隔5kN進行一次測量，記錄試驗拉緊軸應變、伸長量、軸向力數據；根據現場初始標定結果，確定拉緊軸輸出拉緊軸向載荷如下：

P₁＝195.4kN，對應伸長量平均值ΔL₁＝0.987mm；P₂＝228.6kN，對應伸長量平均值ΔL₂＝1.159mm；軸向力載荷相對誤差不超過1％；

SIII(3)、在6000、12000、15000、30000次循環結束時，進行一次尺寸檢查、磁粉探傷，尺寸檢查結果如表2，表2中的前4次測試時間分別對應拉緊軸在6000、12000、15000、30000次載荷循環工況時的測試結果，探傷后未發現裂紋，試驗時工裝及試驗零件變形均無異常，探傷后未發現裂紋，試驗時工裝及試驗零件變形均無異常；

表2 拉緊軸尺寸檢查結果

SIII(4)、由步驟SIII(3)中表2可知被試拉緊軸在疲勞試驗機上通過了30000次低循環，試驗完成后對拉緊軸進行尺寸及無損檢查，經檢查后未出現有尺寸超出、螺紋斷扣、凸肩切入以及裂紋失效情況發生。

2.根據權利要求1所述的一種渦扇發動機拉緊軸疲勞試驗方法，其特征在于：所述的步驟SIII(2)過程中實時監控、修正所加載的載荷大小，使之滿足試驗要求的載荷允許誤差。