[發明專利]一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法

有效

• 申請號: 202111484630.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114354200B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 余丹妮;盧則鵬;高亞輝;黃一鳴
• 申請（專利權）人: 中國航發控制系統研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M7/02
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 陳麗麗;殷紅梅

1.一種航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其特征在于，包括：

獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，其中所述轉速剖面為根據航空發動機的不同型號以及油門桿的不同開度進行劃分；

根據疲勞損傷一致原則，將各個轉速剖面的振動實測譜合成全生命周期實測譜；

將所述全生命周期實測譜分段平直化得到全生命周期規范譜。

2.根據權利要求1所述的航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其特征在于，所述獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，包括：

根據航空發動機控制系統振動試驗PSD數據獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜。

3.根據權利要求2所述的航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其特征在于，所述根據航空發動機控制系統振動試驗PSD數據獲取航空發動機各個轉速剖面的振動實測譜，包括：

記航空發動機控制系統振動試驗在轉速剖面m下測量得到的第l個PSD樣本數據為G_m(f,l)(m＝1,2,…,M，l＝1,2,…，L_m)，其中f表示頻率，M表示轉速剖面總數，L_m表示轉速剖面的樣本容量，計算第l個PSD樣本數據G_m(f,l)的均方根：

根據GJB/Z 126-99，x_m(f,l)在l方向近似服從正態分布；

計算x_m(f,l)的均值和標準差S_m(f)：

取置信度為(1-α)，分位點為β，計算容差上限系數F_m：

其中，表示自由度為(L_m-1)的中心t分布(1-α)分位點，Z_β表示滿足Prob[Z＜Z_β]＝β的正態分布分位點，表示自由度(L_m-1)的χ²分布σ分位點；

計算樣本的容差上限估計G_m(f)：

其中，G_m(f)表示轉速剖面m的振動實測譜。

4.根據權利要求3所述的航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其特征在于，所述根據疲勞損傷一致原則，將各個轉速剖面的振動實測譜合成全生命周期實測譜，包括：

根據疲勞損傷一致原則，將各個轉速剖面的振動實測譜依據合成公式合成全生命周期實測譜，其中所述合成公式為：

其中，η_m＝T_m/T表示不同轉速剖面運行時間占比，b表示和材料相關的常數。

5.根據權利要求4所述的航空發動機控制系統振動載荷譜編制方法，其特征在于，所述合成公式通過下述步驟獲取：

在頻域中，通過PSD數據計算樣本對象的疲勞損傷譜，計算公式為：

其中，m＝1,2,…,M，M表示轉速剖面數，T_m表示不同轉速剖面運行時間，f表示頻率，K和Q表示系數常數，Γ(1+b/2)表示Gamma函數，所述Gamma函數的表達式為b和C為冪函數形式的S-N曲線經驗公式σ^bN＝C中的材料常數；

根據Miner線性累計損傷理論，各個轉速剖面的總疲勞損傷為：

將所述樣本對象的疲勞損傷譜的計算公式帶入所述總疲勞損傷的計算公式，得到合成前總疲勞損傷為：

合成后的全生命周期載荷譜的疲勞損傷為：

其中，表示運行總時間，G(f)表示全生命周期實測譜；

根據疲勞損傷一致原則，實測譜合成前后總疲勞損傷相等，得到：

D_合成前(f)＝D_合成后(f)；

將合成前總疲勞損傷以及合成后的全生命周期載荷譜的疲勞損傷帶入實測譜合成前后總疲勞損傷相等的公式中，得到：

經過計算得到：