[發明專利]一種利用涂層修復失諧葉盤的方法

有效

• 申請號: 201810916150.5
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109033680B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 徐昆鵬;孫偉;李暉;汪博;高俊男;譚龍飛;張月
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 趙嬛嬛

本發明提供一種利用涂層修復失諧葉盤的方法。該方法經過對失諧葉盤進行幾何尺寸測量、模態測試、失諧辨識計算、獲取不同厚度涂層的剛度補償量、涂層修復方案設計、修復方案有限元模型失諧辨識、通過數值仿真判定修復方案是否達標、失諧葉盤進行實際涂層修復、判定實際修復后的葉盤是否存達標、修復后葉盤的再加工、判定再加工后葉盤是否存達標，如果達標即完成修復。本發明的修復原理更加符合葉片動力學要求，并且修復成本低。此外，本發明適用的涂層種類較廣泛。只要是適合葉盤工況的涂層材料均可適用。

技術領域

本發明涉及失諧葉盤修復技術領域，特別涉及一種利用涂層修復失諧葉盤的方法。

背景技術

葉盤作為航空發動機的重要核心部件之一，其質量優劣直接決定了航空發動機的性能與壽命。通常葉盤有榫接葉盤和整體葉盤兩種類型。理論上，葉盤應為周期對稱結構，但由于材質特性不均、制造加工誤差、裝配誤差、使用過程中的隨機磨損以及人為設計等因素，實際每個扇區間不可避免的會存在小量的差別，這些小量的差別稱之為失諧，這些失諧使得各扇區在動力學特性上產生差異。特別是葉片，對于失諧的敏感性很高，即使是小量的失諧，也會使得個別葉片的振動成倍加劇，產生高循環疲勞破壞。因此，科學地判定失諧程度和合理的設計修復方案，對于失諧葉盤性能的提高具有重要的意義。

目前，對于失諧葉盤已經設計了一些修復方法，但依舊存在一些問題。專利CN200610057921.7，專利CN201710371309.5，專利CN201510289304.9主要是針對葉盤的表面缺陷和基體破損部位，采用焊接材料、激光熔覆、激光3D打印等技術進行葉盤結構重建，再進行二次修形加工，達到修復目的。而對于航空發動機葉盤往往采用的是鈦合金材料，這種材料的硬度較高，加之葉盤加工精度要求苛刻，大大提升了機械加工難度，同時也對加工設備的機加能力提出了較高的要求。同時，激光熔覆等工藝的也需要專業的設備，這些都大大提高了葉盤修復的成本。與此同時，以上修復手段只是實現了失諧葉盤在幾何尺寸層面上的一致，但是并不能完全保證各扇區在動力學特性上的一致。以上方法還缺少修復效果的判別環節，存在修復效果不達標的隱患。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種利用涂層修復失諧葉盤的方法。本發明的技術方案為：

一種利用涂層修復失諧葉盤的方法，包括以下步驟：

步驟1：對失諧葉盤進行失諧辨識，獲得各葉片的質量失諧和剛度失諧數據；

步驟1.1：對失諧葉盤表面的油污、銹蝕進行清理，以滿足涂層涂敷要求；

步驟1.2：對失諧葉盤各葉片的外形尺寸進行測量，獲得每個葉片的體積按照如下公式計算每個葉片的質量失諧量

式(1)中，j為失諧葉盤葉片序號，為失諧葉盤第j個葉片質量失諧量，b作為上標表示實際失諧葉盤，V^yp為理論的協調葉片體積，yp作為上標表示理論協調葉盤的葉片；

步驟1.3：對失諧葉盤進行模態測試，獲得失諧葉盤的固有頻率ω^b和振型X；

步驟1.4：結合步驟1.2的質量失諧辨識結果對失諧葉盤進行剛度失諧辨識，得到各葉片的剛度失諧量具體步驟如下：

步驟1.4.1：根據失諧葉盤的理論設計尺寸建立協調的葉盤有限元模型，并進行模態分析獲得失諧葉盤的固有頻率ω_i和正則振型矩陣Φ，并從模態分析結果中提取每個葉片振型矩陣Φ_j；

步驟1.4.2：分別通過以下公式獲得失諧葉盤正則坐標向量P^b和協調葉盤的正則剛度矩陣Λ；

P^b＝Φ^-1X (2)