[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910706026.0
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110362957B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巫榮海;尹倩;岳珠峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法，其特征在于，包括：

獲取一航空發(fā)動機的關(guān)鍵件的初始飛行參數(shù)，所述初始飛行參數(shù)包括關(guān)鍵件的初始組織結(jié)構(gòu)參數(shù)以及關(guān)鍵件服役的標(biāo)準飛行參數(shù)：所述初始組織結(jié)構(gòu)參數(shù)包括相組成、孔洞密度以及表面質(zhì)量；所述標(biāo)準飛行參數(shù)包括轉(zhuǎn)速以及溫度；

對所述初始飛行參數(shù)進行飛行剖面簡化以確定規(guī)整飛行剖面，以及對所述初始飛行參數(shù)進行當(dāng)量循環(huán)數(shù)等效以確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i；

根據(jù)所述初始飛行參數(shù)以及疲勞-蠕變壽命模型，確定標(biāo)準總壽命以及根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定所述關(guān)鍵件的標(biāo)準壽命消耗并根據(jù)所述標(biāo)準總壽命與所述標(biāo)準壽命消耗確定所述關(guān)鍵件剩余壽命；

根據(jù)所述關(guān)鍵件剩余壽命，判斷是否對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)；并在判斷對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)后，選擇焊接或者3D打印對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)；

所述對所述初始飛行參數(shù)進行飛行剖面簡化以確定規(guī)整飛行剖面包括：

根據(jù)所述關(guān)鍵件服役的轉(zhuǎn)速以及溫度，確定標(biāo)準飛行剖面；

對所述標(biāo)準飛行剖面進行飛行剖面簡化，確定規(guī)整飛行剖面；

所述對所述初始飛行參數(shù)進行當(dāng)量循環(huán)數(shù)等效以確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i包括：

對所述轉(zhuǎn)速與溫度采用經(jīng)驗公式，并結(jié)合所述規(guī)整飛行剖面，計算總應(yīng)力，進而確定總應(yīng)力隨時間的變化曲線；

對所述總應(yīng)力隨時間的變化曲線基于雨流計數(shù)法等效為當(dāng)量循環(huán)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述當(dāng)量循環(huán)數(shù)據(jù)，基于當(dāng)量循環(huán)換算圖確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i；

所述根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定所述關(guān)鍵件的標(biāo)準壽命消耗包括：

根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)

根據(jù)所述第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)確定第i次任務(wù)標(biāo)準損傷

根據(jù)第i次任務(wù)標(biāo)準損傷確定m次任務(wù)后的標(biāo)準壽命消耗

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法，其特征在于，

所述第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)根據(jù)公式確定；其中，為第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)，n_i為第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)，σ_m為當(dāng)前主循環(huán)應(yīng)力均值，為標(biāo)準主循環(huán)應(yīng)力均值，Δσ為當(dāng)前主循環(huán)應(yīng)力幅值，為標(biāo)準主循環(huán)應(yīng)力幅值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法，其特征在于，所述第i次任務(wù)標(biāo)準損傷根據(jù)公式確定；其中，為第i次任務(wù)標(biāo)準損傷，為第i次任務(wù)的標(biāo)準循環(huán)數(shù)，為標(biāo)準總循環(huán)數(shù)，P_i為超載致超期損傷；所述標(biāo)準總循環(huán)數(shù)根據(jù)公式確定，其中為標(biāo)準總壽命，為標(biāo)準剖面主循環(huán)頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法，其特征在于，所述m次任務(wù)后的標(biāo)準壽命消耗根據(jù)公式確定；其中，為m次任務(wù)后的標(biāo)準壽命消耗，為標(biāo)準總壽命，為第i次任務(wù)標(biāo)準損傷。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理方法，其特征在于，所述根據(jù)所述關(guān)鍵件剩余壽命，判斷是否對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)包括：

判斷所述關(guān)鍵件剩余壽命是否達到剩余壽命閾值；

在所述關(guān)鍵件剩余壽命達到所述剩余壽命閾值時，檢測所述關(guān)鍵件的表面孔洞裂紋和圖層受損情況；

根據(jù)所述關(guān)鍵件的表面孔洞裂紋和圖層受損情況，結(jié)合修復(fù)所需時間、人工成本和耗材成本以及修復(fù)后對所述關(guān)鍵件的壽命延長情況，判斷是否對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)。

6.一種航空發(fā)動機關(guān)鍵件壽命管理裝置，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取一航空發(fā)動機關(guān)鍵件的初始飛行參數(shù)，所述初始飛行參數(shù)包括關(guān)鍵件的初始組織結(jié)構(gòu)參數(shù)以及關(guān)鍵件服役的標(biāo)準飛行參數(shù)：所述初始組織結(jié)構(gòu)參數(shù)包括相組成、孔洞密度以及表面質(zhì)量；所述標(biāo)準飛行參數(shù)包括轉(zhuǎn)速以及溫度；

數(shù)據(jù)處理模塊，用于對所述初始飛行參數(shù)進行飛行剖面簡化以確定規(guī)整飛行剖面，以及對所述初始飛行參數(shù)進行當(dāng)量循環(huán)數(shù)等效以確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i；

壽命評估模塊，用于根據(jù)所述初始飛行參數(shù)以及疲勞-蠕變壽命模型，確定標(biāo)準總壽命以及根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定所述關(guān)鍵件的標(biāo)準壽命消耗并根據(jù)所述標(biāo)準總壽命與所述標(biāo)準壽命消耗確定所述關(guān)鍵件剩余壽命；

修復(fù)決策模塊，根據(jù)所述關(guān)鍵件剩余壽命，判斷是否對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)；并在判斷對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)后，選擇焊接或者3D打印對所述關(guān)鍵件進行修復(fù)；

所述對所述初始飛行參數(shù)進行飛行剖面簡化以確定規(guī)整飛行剖面包括：

根據(jù)所述關(guān)鍵件服役的轉(zhuǎn)速以及溫度，確定標(biāo)準飛行剖面；

對所述標(biāo)準飛行剖面進行飛行剖面簡化，確定規(guī)整飛行剖面；

所述對所述初始飛行參數(shù)進行當(dāng)量循環(huán)數(shù)等效以確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i包括：

對所述轉(zhuǎn)速與溫度采用經(jīng)驗公式，并結(jié)合所述規(guī)整飛行剖面，計算總應(yīng)力，進而確定總應(yīng)力隨時間的變化曲線；

對所述總應(yīng)力隨時間的變化曲線基于雨流計數(shù)法等效為當(dāng)量循環(huán)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述當(dāng)量循環(huán)數(shù)據(jù)，基于當(dāng)量循環(huán)換算圖確定第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i；

所述根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定所述關(guān)鍵件的標(biāo)準壽命消耗包括：

根據(jù)所述規(guī)整飛行剖面及第i次任務(wù)的當(dāng)量循環(huán)數(shù)n_i確定第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)

根據(jù)所述第i次任務(wù)標(biāo)準循環(huán)數(shù)確定第i次任務(wù)標(biāo)準損傷

根據(jù)第i次任務(wù)標(biāo)準損傷確定m次任務(wù)后的標(biāo)準壽命消耗