一种压气机导叶的振动应力反推方法技术

本发明专利技术属于压气机设计技术领域，提供了一种压气机导叶的振动应力反推方法，包括：获取未知导叶的初期裂纹平面方向角；对未知导叶进行模态分析，依据裂纹源区和初期裂纹平面方向角，确定未知导叶的共振振型；基于有限元模态分析和共振分析，获取未知导叶发生共振振型时最大振动应力部位及其工作温度和稳态应力；对已知导叶进行已知振动应力的振动疲劳试验，获取已知导叶最大振动应力部位在共振振型、在工作温度条件的疲劳断口；建立未知导叶与已知导叶疲劳断口的疲劳裂纹间距与振动应力的关系式；对未知导叶的振动应力定量反推。上述振动应力反推方法能够消除应力强度因子计算中形状因子、裂纹尺寸影响，以准确的反推出未知导叶的振动应力。叶的振动应力。叶的振动应力。

【技术实现步骤摘要】
一种压气机导叶的振动应力反推方法


[0001]本专利技术属于压气机设计
，涉及一种压气机导叶的振动应力反推方法。

技术介绍

[0002]现代高性能航空涡扇发动机的轴流式压气机叶片结构设计比较轻薄，在工作范围内难以完全避免共振转速，因此由气流激振引发压气机叶片振动高周疲劳故障在发动机研制和服役中屡见不鲜。准确获取发生高周疲劳叶片的振动模态和振动应力水平，对轴流式压气机叶片改进设计及故障排除至关重要。然而，由于研制和使用成本以及技术难度限制，难以做到对压气机叶片进行振动监测，对压气机叶片高周疲劳强度设计提出挑战。因此通过疲劳断口定量提取参数对压气机叶片断裂前承受的振动应力进行定量反推，在航空发动机压气机叶片高周疲劳设计中具有很高的应用价值。
[0003]目前，在旋转叶片振动应力断口定量反推方面，李海燕等在《旋转状态下叶片振动应力的断口反推法》，航空学报中提出了旋转叶片振动应力的断口反推法的理论基础；陈星等《基于断口定量分析技术的压气机叶片共振起始应力反推》中，运用断口定量反推技术对压气机转子叶片叶身中部振动应力进行了定量反推，上述文献本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压气机导叶的振动应力反推方法，其特征在于，包括：S1、依据未知导叶疲劳断口的裂纹源区，获取靠近裂纹源区的初期裂纹平面方向角；S2、对未知导叶进行模态分析，并依据裂纹源区和初期裂纹平面方向角，确定未知导叶的共振振型；S3、基于有限元模态分析技术和共振分析技术，获取未知导叶发生共振振型时最大振动应力部位及其工作温度和稳态应力；S4、对已知导叶进行已知振动应力下的高温高周疲劳试验，获取已知导叶最大振动应力部位在共振振型和工作温度条件下的疲劳断口；S5、建立未知导叶与已知导叶的疲劳裂纹间距与振动应力的关系式；S6、采用关系式对未知导叶的振动应力定量反推，计算获得未知导叶的振动应力。2.根据权利要求1所述的压气机导叶的振动应力反推方法，其特征在于，步骤S1中，所述依据未知导叶疲劳断口的裂纹源区，获取靠近裂纹源区的初期裂纹平面方向角，包括:S11、采用光学显微镜或扫描电镜确定未知导叶疲劳断口的裂纹源区；S12、依据裂纹源区确定初期裂纹平面；S13、使用测量设备，测量裂纹源区坐标位置以及初期裂纹平面方向方位；S14、提取初期裂纹平面的法线与坐标轴的夹角，得到初期裂纹平面的方向角。3.根据权利要求2所述的压气机导叶的振动应力反推方法，其特征在于，步骤S12中，所述依据裂纹源区确定初期裂纹平面的方法为：选取距离所述裂纹源区0~1mm范围内的区域作为所述初期裂纹平面。4.根据权利要求1所述的压气机导叶的振动应力反推方法，其特征在于，步骤S2中，所述对未知导叶进行模态分析，并依据裂纹源区和初期裂纹平面方向角，确定未知导叶的共振振型，包括：S21、对未知导叶进行模态分析，获取未知导叶各阶振型以及每阶振型所对应的振动应力分布；S22、依据振动应...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海鹤，程荣辉，周大庆，高伟思，杨远龙，庞燕龙，吴晨，田伟，张少平，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：