[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

本申請提供一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法,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_a；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。

技術領域

本申請涉及發動機領域，具體涉及一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法。

背景技術

航空發動機低壓渦輪軸承受的主要載荷包括：主扭矩、軸向力、振動扭矩和機動過載產生的彎矩，主扭矩和軸向力為低頻疲勞載荷，振動扭矩、機動過載頻率與轉速有關，屬于高頻疲勞載荷。主扭矩和振動扭矩以剪應力的形式作用于低壓渦輪軸上，軸向力和彎矩以拉應力的形式作用于低壓渦輪軸上。主扭矩和軸向力都屬于穩態載荷，一般取發動機各工作狀態的最大值，振動扭矩取主扭矩的10％，彎矩由機動過載產生。

以國軍標中對機動過載要求的繞垂直于轉子軸線平面內的任一軸線以3.5rad/s的穩態角速度和±1g的垂直載荷系數持續工作15s的壽命分析為例。傳統的分析方法降低了低壓渦輪軸的疲勞壽命評估精度。

發明內容

本發明提供一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法，對低壓渦輪軸當量應力合成公式進行改進，從而提高低壓渦輪軸的疲勞壽命評估精度。

本申請提供一種低壓渦輪軸疲勞壽命評估方法,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

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

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_a；

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；