[發明專利]一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法

有效

• 申請號: 202011107593.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112199848B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 許文昌;潘容;王春健;高仁衡;顏業浩
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F119/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛媛媛

1.一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法,其特征在于，所述方法包括：

根據低壓渦輪軸使用材料給定溫度下的應力比R＝-1下的光滑S-N曲線σ_max＝F₁(N_f)和τ-N曲線方程τ_max＝F₂(N_f)，獲得應力幅等效因子C₁＝F₁(N_f)/F₂(N_f)；

根據低壓渦輪軸使用材料給定溫度下的拉伸強度σ_b和剪切強度τ_b，計算平均應力等效因子C₂＝σ_b/τ_b；

根據應力幅等效因子C₁、彎曲應力σ_u、振動扭矩剪應力Δτ、彎曲應力集中系數K_σ和扭轉應力集中系數K_τ，利用公式計算得到當量應力幅值σ_a；

根據平均應力等效因子C₂、軸向應力σ_z、主扭矩剪應力τ、彎曲應力集中系數K_σ和扭轉應力集中系數K_τ利用公式計算得到當量應力幅值σ_m；

將當量應力幅值σ_a和當量應力幅值σ_m轉換為對稱循環應力σ_-1；

根據所述對稱循環應力σ_-1對低壓渦輪軸疲勞壽命進行評估。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在獲得應力幅等效因子之前，方法還包括：

采用材料力學公式計算各種載荷作用下的名義應力，所述名義應力包括低壓渦輪軸承受的彎曲應力σ_u、振動扭矩剪應力Δτ、軸向應力σ_z和主扭矩剪應力τ。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，方法還包括：

預先設置低壓渦輪軸的強度薄弱位置的彎曲應力集中系數K_σ和扭轉應力集中系數K_τ。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在預先設置低壓渦輪軸的強度薄弱位置的彎曲應力集中系數K_σ和扭轉應力集中系數K_τ，方法還包括：

應力集中系數K_σ對彎曲應力σ_u和振動扭矩剪應力Δτ進行修正后，得到強度薄弱位置的真實彎曲應力K_σ·σ_u和真實振動扭矩剪應力K_τ·Δτ。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在預先設置低壓渦輪軸的強度薄弱位置的彎曲應力集中系數K_σ和扭轉應力集中系數K_τ，方法還包括：

彎曲應力集中系數K_σ對軸向應力σ_z和主扭矩剪應力τ進行修正后，得到強度薄弱位置的真實軸向應力K_σ·σ_z和真實主扭矩剪應力K_τ·τ。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將當量應力幅值σ_a和當量應力幅值σ_a轉換為對稱循環應力σ_-1，具體包括：

采用等壽命曲線，將當量應力幅值σ_a和當量應力幅值σ_m轉換為對稱循環應力σ_-1。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述對稱循環應力σ_-1對低壓渦輪軸疲勞壽命進行評估，具體包括：

利用疲勞分散度隨循環次數變化的規律對均值S—N曲線進行修正，得到材料最差軸的S—N曲線；根據所述對稱循環應力σ_-1值，對應得到循環壽命N。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述等壽命曲線包括Goodman曲線。