考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法及系统，所述建模方法包括：根据航空发动机轮盘的相关参数，分析航空发动机轮盘裂纹尖端塑性区的形状和尺寸，并考虑应力松弛的影响，确定裂纹面上塑性区周边到裂纹尖端的距离；确定考虑尖端塑性区的裂纹等效长度；分析轮盘裂纹的开口位移，并计算由裂纹引起的不平衡质量；本发明专利技术考虑轮盘裂纹尖端塑性区的影响，并将轮盘裂纹等效为不平衡的影响，分析含裂纹轮盘的振动响应

【技术实现步骤摘要】
考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法及系统


[0001]本专利技术属于机械工程领域，涉及一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，特别涉及一种考虑尖端塑性区的含裂纹航空发动机轮盘动力学响应分析方法
。

技术介绍

[0002]轮盘是航空发动机关键动力部件之一，在高温
、
高压
、
高转速
、
重载荷等复杂工况下容易萌生裂纹，裂纹扩展轻则造成设备停机，重则引起重大安全事故
。
因此研究轮盘裂纹的建模方法，分析含裂纹轮盘的振动特性，对于实现航空发动机轮盘裂纹在线监测具有至关重要的意义
。
[0003]近年来，国内外众多学者针对航空发动机轮盘裂纹的动力学建模与含裂纹轮盘的振动特性分析开展了大量的研究
。
国外，美国东北大学
Nair
等
(Nair NN,Hashemi HN,Warner GM.Effect of a Circumferential Arc Crack on the Vibration Chara本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，包括以下步骤：根据航空发动机轮盘参数以及航空发动机轮盘裂纹参数，分析航空发动机轮盘裂纹尖端塑性区的形状和尺寸，并考虑应力松弛的影响，确定航空发动机轮盘裂纹面上塑性区周边到航空发动机轮盘裂纹尖端的距离；根据航空发动机轮盘裂纹面上塑性区周边到航空发动机轮盘裂纹尖端的距离，确定考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹的等效长度；根据航空发动机轮盘裂纹的等效长度，分析航空发动机轮盘裂纹在等效长度下的开口位移，并计算由裂纹引起的不平衡质量；考虑由裂纹引起的不平衡质量，建立轮盘的单自由度模型
。2.
根据权利要求1所述的一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，所述航空发动机轮盘参数包括几何参数和材料参数
。3.
根据权利要求1所述的一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，分析航空发动机轮盘裂纹尖端塑性区的形状和尺寸，并考虑应力松弛的影响，确定航空发动机轮盘裂纹面上塑性区周边到航空发动机轮盘裂纹尖端的距离包括：分析轮盘在平面应力状态下裂纹尖端各点的主应力，并结合冯
·
米泽斯屈服条件得到裂纹尖端塑性区矢径与幅角的关系表达式；考虑应力松弛的影响，确定裂纹面塑性区周边到裂纹尖端的距离表达式
。4.
根据权利要求1所述的一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，确定考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹的等效长度时，轮盘裂纹分为径向裂纹和周向裂纹，分别计算轮盘径向裂纹的等效长度和轮盘周向裂纹的等效长度
。5.
根据权利要求1所述的一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，裂纹体在受载后逐渐张开，根据航空发动机轮盘裂纹的等效长度，分析航空发动机轮盘裂纹在等效长度下的开口位移，并计算由裂纹引起的不平衡质量包括：计算得到径向裂纹的开口位移和周向裂纹的开口位移；根据径向裂纹的开口位移和周向裂纹的开口位移计算裂纹的等效不平衡质量，径向裂纹引起的轮盘质量缺失近似为等腰三角形，周向裂纹引起的轮盘质量缺失近似为椭圆，进而得到径向裂纹等效不平衡质量和周向裂纹等效不平衡质量
。6.
根据权利要求1所述的一种考虑尖端塑性区的航空发动机轮盘裂纹建模方法，其特征在于，考虑由裂纹引起的不平衡，建立考虑径向裂纹的单自由度轮盘模型
Y
r
(j
ω
)
和考虑周向裂纹的单自由度模型
Y
h
(j
ω
)
表达式为：式中，
j
为虚数单位；
ω
为轮盘转速；
U0为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏瑞，王东，尹超，刘凯凯，史江海，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：