一种合金零件寿命评估管理方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种合金零件寿命评估管理方法及系统。该方法包括对合金零件试样进行保载试验获取ε‑N曲线并对其进行拟合插值，对合金零件进行有限元分析，获取危险点应力状态及温度，结合所获取的ε‑N曲线和有限元分析的结果，获得合金零件的保载疲劳寿命，以及根据设计载荷谱获得理论运行时间，并基于Miner线性累积损伤准则对合金零件进行保载疲劳寿命评估。该系统包括保载试验模块、保载试验结果处理模块、有限元分析模块、保载疲劳寿命计算模块，以及寿命评估和管理模块。本发明专利技术的合金零件寿命评估管理方法及系统考虑零件在峰值载荷下保载时间的影响，实现了在合金零件服役过程中对寿命的高效评估和管理。

【技术实现步骤摘要】
一种合金零件寿命评估管理方法及系统
本专利技术涉及合金零件，尤其涉及考虑保载效应的钛合金零件寿命的评估和管理方法。
技术介绍
钛合金材料是以钛为基础的合金材料，具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于各种发动机系统中。据统计，目前为了轻量化和经济性，航空发动机/燃气轮机中近1/3的材料选择了高比强度的钛合金，如常见用于风扇盘、叶盘等。但钛合金在低温下（一般200摄氏度以下）往往存在保载疲劳现象，结构的疲劳破坏不光与循环的次数N有关，还与单循环保载的时间t有关。此时即使零件循环数较少，但由于在峰值载荷下保载了一段时间，也会导致疲劳破坏问题提前出现。通常表现为在疲劳峰值应力保持加载一段时间，寿命相比传统的循环低周疲劳出现大幅降低。此外，裂纹通常萌生于亚表面，较难在零件服役过程中被有效检测，严重危害航空发动机的安全性和可靠性。为确保航空发动机/燃气轮机能够安全可靠持久地服役，需要对钛合金零件进行保载寿命评估和寿命管理。目前在航空发动机/燃气轮机钛合金零件的寿命评估和寿命管理过程中，均是基于钛合金材料三角波循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金零件寿命评估管理方法，包括：/n对合金零件试样进行保载试验获取ε-N曲线；/n对所获取的ε-N曲线进行拟合插值；/n对所述合金零件进行有限元分析，获取危险点应力状态及温度；/n结合所获取的ε-N曲线和所述有限元分析的结果，获得所述合金零件的保载疲劳寿命；以及/n根据设计载荷谱获得理论运行时间，并基于Miner线性累积损伤准则对所述合金零件进行保载疲劳寿命评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种合金零件寿命评估管理方法，包括：
对合金零件试样进行保载试验获取ε-N曲线；
对所获取的ε-N曲线进行拟合插值；
对所述合金零件进行有限元分析，获取危险点应力状态及温度；
结合所获取的ε-N曲线和所述有限元分析的结果，获得所述合金零件的保载疲劳寿命；以及
根据设计载荷谱获得理论运行时间，并基于Miner线性累积损伤准则对所述合金零件进行保载疲劳寿命评估。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
根据试验历程统计所述合金零件的实际运行时间，并基于Miner线性累积损伤准则对所述合金零件的剩余寿命进行管理。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对合金零件试样进行保载试验获取ε-N曲线的步骤进一步包括：
确定矩形波保载试验单循环保载时间；
对所述合金零件试样开展矩形波保载试验，以获得不同保载峰值载荷、不同温度下所述合金试样零件保载疲劳寿命，并绘制-N曲线、-N曲线和-N曲线。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所获取的ε-N曲线进行拟合插值的步骤进一步包括：
根据不同温度下的-N曲线和-N曲线，利用双对数线性关系，通过一元二次方程拟合得到不同温度下的参数方程：



将参数、、和关于温度插值并代入Coffin-Manson方程，得到对应温度下的Coffin-Manson方程。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述合金零件进行有限元分析，获取危险点应力状态及温度的步骤进一步包括：
建立所述合金零件的有限元模型；
加载载荷与边界条件进行有限元计算；以及
取计算结果中应力最大节点为危险点，并提取所述危险点的应力和对应温度Ti。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，结合所获取的ε-N曲线和所述有限元分析的结果，获得所述合金零件的保载疲劳寿命的步骤进一步包括：
根据所述危险点的应力和对应温度Ti，基于雨流计数法和Neuber法弹塑性修正获取应变历程，结合插值后的Coffin-M...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奕斐，况成玉，尹泽勇，李继保，曹传军，吴志青，陆晓锋，
申请(专利权)人：中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31