[發(fā)明專利]FOD缺口型損傷的疲勞性能預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810315065.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108693030B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 宋迎東;萬煜瑋;胡緒騰;賈旭;吳娜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳國強<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明提供了一種FOD缺口型損傷的疲勞性能預測方法，包括如下步驟：(1)確定FOD缺口型損傷的宏觀尺寸：通過觀測工具，觀測FOD缺口型損傷的形貌特征，測量FOD缺口損傷的宏觀尺寸；(2)確定假設小缺口的尺寸形貌及位置：基于步驟(1)得到的FOD缺口型損傷的宏觀尺寸及形貌，確定假設小缺口的幾何尺寸及其相對于FOD缺口損傷的位置；(3)確定疲勞預測的相關參數(shù)：依據(jù)所預測的疲勞參量及其疲勞條件，確定所對應的材料參數(shù)及預測方法；(4)開展疲勞性能的預測計算：以疊加缺口模型為基礎，構建有限元模型進行分析計算，進而依據(jù)計算結果預測FOD缺口型損傷的疲勞性能。本發(fā)明提高了FOD缺口型損傷的疲勞性能預測精度。

技術領域

本發(fā)明屬于疲勞預測方法技術領域，針對FOD缺口型損傷，提出一種以具有假設小缺口(次要缺口)的疊加缺口為預測模型的疲勞性能預測方法。

背景技術

外物損傷(Foreign Object Damage，簡稱FOD)，又稱硬物損傷，主要是因工作環(huán)境中的硬物，如砂石、金屬碎屑等，對發(fā)動機內部部件造成沖擊從而產生。因外界環(huán)境的限制，航空發(fā)動機的FOD事件幾乎無法避免，風扇/壓氣機葉片經常因FOD損傷而需要維修、更換，甚至可能導致飛行事故。因此，為保證葉片在FOD后能繼續(xù)穩(wěn)定地工作，降低維修成本，需重點研究FOD損傷葉片的疲勞性能及強度，因此，發(fā)展FOD損傷葉片疲勞性能的準確預測方法是十分必要的。

據(jù)外場統(tǒng)計，F(xiàn)OD宏觀特征上多表現(xiàn)為缺口、撕裂、凹坑等形式，其中，以缺口型損傷為主要形式。因此，當前FOD損傷的相關問題研究中，多以加工缺口的疲勞性能預測方法來對FOD損傷開展疲勞性能的預測研究和分析。

但由于在實際的沖擊過程中，F(xiàn)OD缺口型損傷的形狀往往較為復雜，不能以單一的缺口形狀或特征來進行描述。更為重要的是，F(xiàn)OD缺口損傷表面的輪廓凹凸不平，存在肉眼或簡單儀器難以觀測的微觀缺陷及細小裂紋，其對疲勞性能的影響是顯著的，但卻很難以加工缺口的形式表征出來。因此，依據(jù)加工缺口的疲勞性能預測方法往往很難到達預期的精度要求。相關的工程實踐也表明：傳統(tǒng)的缺口疲勞性能預測法(如應力集中系數(shù)，臨界距離理論)在FOD缺口型損傷的預測結果上存在較大誤差，無法滿足工程設計的需要。

目前，國內尚無準確的FOD缺口型損傷疲勞性能預測方法。

發(fā)明內容

為彌補傳統(tǒng)的缺口疲勞預測方法在FOD疲勞預測上的精度不足，本發(fā)明的目的是提出一種FOD缺口型損傷的疲勞性能預測方法，通過疊加缺口的修正模型，以假設小缺口來替代FOD損傷的不規(guī)則輪廓和微觀缺陷，從而將其對疲勞性能的影響引入模型的分析計算中，進而提高FOD缺口型損傷疲勞性能的預測精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種FOD缺口型損傷的疲勞性能預測方法，包括如下步驟：

(1)確定FOD缺口型損傷的宏觀尺寸：通過觀測工具，觀測FOD缺口型損傷的形貌特征，測量FOD缺口損傷的宏觀尺寸；

(2)確定假設小缺口的尺寸形貌及位置：基于步驟(1)得到的FOD缺口型損傷的宏觀尺寸及形貌，確定假設小缺口的幾何尺寸及其相對于FOD缺口損傷的位置；

(3)確定疲勞預測的相關參數(shù)：依據(jù)所需預測的疲勞參量及其疲勞條件，采用現(xiàn)有技術的方法，確定所對應的材料參數(shù)及預測方法；

(4)開展疲勞性能的預測計算：以疊加缺口模型為基礎，構建有限元模型進行分析計算，進而依據(jù)計算結果預測FOD缺口型損傷的疲勞性能。

所述步驟(1)中，觀測工具為光學顯微鏡。

所述步驟(1)中，F(xiàn)OD缺口型損傷的宏觀測量尺寸包括缺口深度H、缺口寬度L以及缺口底部半徑R。

所述步驟(1)中，F(xiàn)OD缺口型損傷入射和出射兩側的宏觀尺寸作平均處理。