一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法技术

本发明专利技术涉及一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法，(1)获取有限元计算所需要的输入；(2)确定想要模拟的轮盘预旋转转速的限制条件，第一点是轮盘预旋转转速必须低于破裂转速；第二点是轮盘叶片尖端前缘与尾缘的径向与轴向位移不得超过限定值；(3)根据有限元计算结果选定欲模拟的预旋转转速，基于预旋转转速直到经过预旋转处理的轮盘工作转速应力分布达到最小值的原则进行选择；(4)模拟对象有效性校核。根据第二步得到的边界条件，校核第三步选择的预旋转转速是否满足要求；(5)以含缺口的平板试验件为基本对象，设计单轴拉伸试验件，通过调整试验件的载荷水平和几何尺寸保证残余应力梯度相同。

A Design Method of Pre-rotating Disc Center Gradient Simulator for Centrifugal Impeller

The invention relates to a design method of a centrifugal impeller pre-rotating disc center gradient simulator, (1) obtaining the input required for finite element calculation; (2) determining the restrictive conditions of the pre-rotating speed of the wheel disc to be simulated, the first point is that the pre-rotating speed of the wheel disc must be lower than the breaking speed; the second point is that the radial and axial displacements of the leading edge and trailing edge of the blade tip of the wheel disc must not exceed The pre-rotating speed to be simulated is selected based on the principle that the stress distribution of the pre-rotating speed reaches the minimum value until the pre-rotating speed is processed; (4) the validity of the simulation object is checked. According to the boundary conditions obtained in the second step, check whether the pre-rotating speed selected in the third step meets the requirements; (5) Taking the notched plate test piece as the basic object, uniaxial tension test piece is designed to ensure the same residual stress gradient by adjusting the load level and geometric size of the test piece.

【技术实现步骤摘要】
一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法
本专利技术是一种针对航空发动机离心叶轮预旋转之后盘心梯度模拟件设计方法，它是一种能够考虑涡轮盘预旋转之后盘心产生的残余应力分布的模拟件设计方法，属于航空航天发动机

技术介绍
涡轮盘在服役环境下盘心的应力最大，是寿命评估的薄弱部位。残余压应力的引入能够降低构件工作时的载荷水平，进而影响构件工作寿命。轮盘在使用之前进行大转速预旋转处理是国外先进发动机常用的处理方法，其基本原理是通过大转速预旋转使得盘心的应力达到屈服，卸载后在盘心引入残余压应力。由于基于标准件的试验无法产生残余应力，难以量化离心叶轮盘心预旋转之后的疲劳规律。为了研究残余压应力场下疲劳裂纹萌生与裂纹扩展的规律，因此，需要设计反应盘心残余应力特征的特征模拟件并开展相应的疲劳试验，在实验室环境下模拟轮盘盘心处经过预旋转之后的残余应力梯度，获取相应的裂纹萌生与扩展规律。
技术实现思路
本专利技术技术解决方案：克服现有技术的不足，提供一种针对航空发动机离心叶轮预旋转之后盘心梯度模拟件设计方法，通过设计模拟件充分反应离心叶轮盘心预旋转之后的残余应力、应力梯度，开展离心叶轮疲劳裂纹萌生与扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)获取有限元计算所需要的输入，轮盘进行有限元计算所需要的输入包括轮盘的几何模型，轮盘服役的工况条件以及工况条件下的材料性能参数；所述轮盘的几何模型指的是导入有限元软件中的几何模型，所述工况条件包括涡轮盘的工作转速，涡轮盘的温度场以及涡轮盘安装的约束条件；所述材料性能参数包括轮盘材料的密度；在工作温度下的弹性模量、泊松比、塑性本构参数、膨胀系数和抗拉强度值；(2)确定想要模拟的轮盘预旋转转速的限制条件，所述轮盘预旋转转速指的是轮盘进行预旋转处理时所达到的最大转速，以百分数来表示，计算方法是最大转速与设计转速的比值；所述预...

【技术特征摘要】
1.一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)获取有限元计算所需要的输入，轮盘进行有限元计算所需要的输入包括轮盘的几何模型，轮盘服役的工况条件以及工况条件下的材料性能参数；所述轮盘的几何模型指的是导入有限元软件中的几何模型，所述工况条件包括涡轮盘的工作转速，涡轮盘的温度场以及涡轮盘安装的约束条件；所述材料性能参数包括轮盘材料的密度；在工作温度下的弹性模量、泊松比、塑性本构参数、膨胀系数和抗拉强度值；(2)确定想要模拟的轮盘预旋转转速的限制条件，所述轮盘预旋转转速指的是轮盘进行预旋转处理时所达到的最大转速，以百分数来表示，计算方法是最大转速与设计转速的比值；所述预旋转转速的限制条件是指限制预旋转转速增加的约束条件；(3)根据有限元计算结果选定欲模拟的预旋转转速，所述欲模拟的预旋转转速是指本次模拟件设计所模拟的残余应力场对应的预旋转转速；(4)模拟对象有效性校核与应力梯度提取，所述模拟对象是指欲模拟的预旋转转速；所述有效性校核是指校核选择的预旋转转速是否满足步骤(3)要求，所谓应力梯度提取是指提取从盘心沿径向的残余应力分布曲线；(5)以含缺口的平板试验件为基本对象，设计单轴拉伸试验件，保证残余应力梯度相同，所述单轴拉伸试验件是指试验施加载荷为单轴载荷的试验件。2.根据权利要求1所述的一种离心叶轮预旋转盘心梯度模拟件设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡殿印，王荣桥，田腾跃，毛建兴，苏潇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11