[發明專利]一種發動機主軸疲勞試驗載荷確定方法

有效

• 申請號: 201811559464.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109520717B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 沈曉薇;于進學;高雄兵;張曉晶
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種發動機主軸疲勞試驗載荷確定方法，其特征在于：所述方法包括：

確定主軸的標準循環載荷；

通過等效轉換，將所述標準循環載荷轉換為等效循環載荷；

將所述等效循環載荷乘以對應的散度系數，得到試驗載荷譜；

所述確定主軸的標準循環載荷，具體包括：根據扭矩M_T、振動扭矩ΔM_T、軸向力P、旋轉彎矩M_b確定主軸的標準循環載荷；

所述通過等效轉換，將所述標準循環載荷轉換為等效循環載荷，具體包括：

按照載荷作用的循環次數要求，將扭矩M_T、軸向力P劃分為低循環載荷，將振動扭矩ΔM_T、旋轉彎矩M_b劃分為高循環載荷；

分別計算主軸在所述低循環載荷和所述高循環載荷作用下的應力，得到主軸在所述低循環載荷峰值作用下的應力幅值σ_m和在所述高循環載荷作用下的應力幅值σ_a；

使用Goodman曲線評估主軸在標準循環載荷下的高循環疲勞壽命儲備α；

選取等效振動扭矩ΔM′_T，計算主軸在等效振動扭矩ΔM′_T作用下壽命考核部位的應力，得到應力幅值σ′_a；

使用所述σ′_a和允許的最大高循環應力σ_a,max按公式計算出等效振動扭矩ΔM′_T、扭矩M_T與軸向力P共同作用下的高循環疲勞壽命儲備α′；

通過調整等效振動扭矩ΔM′_T值，使得壽命考核部位的高循環疲勞儲備α′與α相當，則可確定出等效后的等效振動扭矩ΔM′_T。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述將所述等效循環載荷乘以對應的散度系數，得到試驗載荷譜，具體包括：

根據標準循環的低循環載荷和等效后的高循環載荷振動扭矩ΔM′_T分別乘以疲勞散度系數得到試驗的低循環載荷M_Ts、P_s和試驗高循環載荷ΔM_Ts，具體為：

M_Ts＝K₁×K₂×K₃×M_T

P_s＝K₁×K₂×K₃×P

ΔM_Ts＝K′₁×K₂×K₃×ΔM′_T

式中：M_Ts為試驗載荷的扭矩；P_s為試驗載荷的軸向力；ΔM_Ts為試驗載荷的振動扭矩；K₁為低循環疲勞載荷的散度系數；K′₁為高循環疲勞載荷的散度系數；K₂為材料強度修正系數；K₃為溫度修正系數；M_T為扭矩；P為標準循環載荷的軸向力；ΔM′_T為等效振動扭矩。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述使用Goodman曲線計算主軸在標準循環載荷下的高循環疲勞壽命儲備α，具體包括：

根據公式(1)、公式(2)計算主軸在標準循環載荷下的高循環疲勞壽命儲備α，其中，

公式(1)式中，σ_a,max為允許的最大高循環應力；σ_m為應力幅值；σ_-1為對應溫度下的材料疲勞強度；σ_b為對應溫度下的材料拉伸強度；

公式(2)式中，σ_a為高循環載荷下的應力幅值。