[發(fā)明專利]一種渦輪盤(pán)榫槽裂紋擴(kuò)展模擬件設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810808785.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108563917A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮橋;胡殿印;田騰躍;毛建興;趙淼東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗;成金玉

1.一種渦輪盤(pán)榫槽裂紋擴(kuò)展模擬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括步驟如下：

（1）獲取渦輪盤(pán)榫槽的幾何模型，測(cè)量榫槽結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，榫槽結(jié)構(gòu)的幾何尺寸主要包括榫頭軸向長(zhǎng)度、拉削角、楔形角、榫頭最小頸寬、伸根頸寬軸向?qū)挾?、榫槽的周向?qū)挾入S徑向位置的變化、弧線長(zhǎng)度，所述幾何模型指借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，按照實(shí)際工程需求設(shè)計(jì)完成的離心葉輪三維幾何模型；

（2）獲取渦輪盤(pán)榫槽結(jié)構(gòu)的工況條件以及工況條件下的材料性能參數(shù)；所述工況條件包括渦輪盤(pán)的工作轉(zhuǎn)速，渦輪盤(pán)的溫度場(chǎng)；所述材料性能參數(shù)包括渦輪盤(pán)榫槽材料的密度；在工作溫度下的彈性模量、泊松比、塑性本構(gòu)參數(shù)、膨脹系數(shù)和斷裂韌度值；

（3）依據(jù)第一步的幾何模型和第二步的工況、材料數(shù)據(jù)，建立渦輪盤(pán)榫槽有限元靜力分析模型，計(jì)算獲得渦輪盤(pán)榫槽在工作狀態(tài)下的危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)據(jù)、應(yīng)變數(shù)據(jù)；

（4）基于第三步得到的渦輪盤(pán)榫槽結(jié)構(gòu)在工況條件下的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，以帶缺口的方形試件為基本形狀，以單軸拉伸加載為基本載荷形式，設(shè)計(jì)渦輪盤(pán)榫槽結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展模擬件，并建立模擬件的有限元靜力分析模型，對(duì)所述模擬件的有限元靜力分析模型進(jìn)行有限元靜力分析；通過(guò)調(diào)整方形試件尺寸使模擬件應(yīng)力集中處即缺口處應(yīng)力應(yīng)變與實(shí)際渦輪盤(pán)榫槽危險(xiǎn)點(diǎn)相同；

（5）計(jì)算模擬件的應(yīng)力強(qiáng)度因子表達(dá)式，改變所述模擬件的厚度，進(jìn)而改變應(yīng)力強(qiáng)度因子，確定所述模擬件的厚度；至此，完成所述渦輪盤(pán)榫槽裂紋擴(kuò)展模擬件的設(shè)計(jì)工作;

所述步驟（5）中，確定模擬件厚度原則是：模擬件厚度需在臨界裂紋長(zhǎng)度的一半以上，以充分涵蓋裂紋在模擬件厚度方向的穩(wěn)定擴(kuò)展過(guò)程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪盤(pán)榫槽裂紋擴(kuò)展模擬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟（4）中，設(shè)定的應(yīng)變誤差范圍為±5%以內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪盤(pán)榫槽裂紋擴(kuò)展模擬件設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟（3）中，周向應(yīng)力分布通過(guò)測(cè)量徑向線上若干點(diǎn)的周向應(yīng)力值來(lái)獲取。