【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，公开了一种主燃烧室机匣损伤快速分析方法及系统。
技术介绍
1、随着航空发动机推重比不断提升，主燃烧室部件工作温度、压力载荷也不断提高，为主燃烧室部件设计及使用监测提出了更高的要求。主燃烧室机匣是航空发动机关键件，作为承压结构长期工作在高温、高压交变载荷下，存在低周疲劳损伤的风险。
2、现阶段，主要在设计阶段采用有限元分析方法开展主燃烧室机匣低周疲劳设计并结合低周疲劳试验进行验证。设计及试验结果表明，主燃烧室机匣低周疲劳薄弱位置位于外机匣安装座，在发动机试制及工作过程中，需要对该部位进行重点监控。现有的发动机健康管理系统能实现发动机工作过程中的重要飞行参数（如温度、压力、转速等）在线监测，但不能对主燃烧室机匣低周疲劳损伤进行快速分析和监测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种主燃烧室机匣损伤快速分析方法及系统，能快速准确地实现主燃烧室机匣损伤分析，分析结果与基于有限元方法的损伤分析结果较为吻合，具有分析效率高的优点；可适用于发动机健康管理系统对主燃烧室机匣开展快速精确的损伤评估。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种主燃烧室机匣损伤快速分析方法，包括：
4、获取飞行或试车历程的航空发动机随时间变化的总体性能参数，并根据所述总体性能参数分析获得主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度；所述总体性能参数包括外涵气流压力、压气机出口压力以及压气机出口温度；
5、
6、根据主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力以及每个截面对应的应力集中系数，分析获得各主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，以及各轴向截面当量应力随时间变化的应力谱；
7、采用雨流计数法统计出各轴向截面应力谱的应力循环组合，以及每个应力循环组合的峰值和谷值，及峰值、谷值对应的工作温度；
8、采用neuber修正方法分别对各轴向截面的应力循环峰值和谷值进行弹塑性修正，分别得到各轴向截面应力循环峰值、谷值对应的弹塑性应力和弹塑性应变；
9、根据弹塑性应力和弹塑性应变，采用morrow公式对各轴向截面应力循环下的疲劳寿命进行分析，得到各轴向截面对应应力循环下的损伤。
10、进一步地，根据所述总体性能参数分析获得主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度的方法包括：主燃烧室机匣内表面压力根据分析获得，其中为主燃烧室机匣内表面压力，为压气机出口压力，为主燃烧室压力损失系数；主燃烧室机匣外表面的压力，为外涵气流压力；机匣温度，为压气机出口温度。
11、进一步地，分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力的方法包括：
12、根据主燃烧室机匣内表面压力、外表面的压力、主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径、主燃烧室轴向截面的锥形角度以及机匣工作条件下的轴向截面位置的壁厚，计算得到主燃烧室机匣周向应力；
13、根据主燃烧室机匣进口半径、主燃烧室机匣内表面压力、外表面的压力、主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径、主燃烧室轴向截面的锥形角度以及机匣工作条件下的轴向截面位置的壁厚，计算轴向应力；
14、根据周向应力和轴向应力，计算名义应力。
15、进一步地，主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径，其中为主燃烧室机匣轴向截面冷态半径，为主燃烧室工作温度与冷态温度的差值，为机匣材料工作温度下的线膨胀系数，为机匣材料工作温度下的弹性模量。
16、进一步地，主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，为主燃烧室机匣的综合应力集中系数。
17、为实现上述技术效果，本专利技术还提供了一种主燃烧室机匣损伤快速分析系统，包括：
18、参数获取模块，用于获取飞行或试车历程的航空发动机随时间变化的总体性能参数，并根据所述总体性能参数分析获得主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度；所述总体性能参数包括外涵气流压力、压气机出口压力以及压气机出口温度；
19、第一分析模块，用于根据主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度以及主燃烧室机匣结构的尺寸参数，分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力；
20、第二分析模块，用于根据主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力以及每个截面对应的应力集中系数，分析获得各主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，以及各轴向截面当量应力随时间变化的应力谱；
21、循环提取模块，用于采用雨流计数法统计出各轴向截面应力谱的应力循环组合，以及每个应力循环组合的峰值和谷值，及峰值、谷值对应的工作温度；
22、修正模块，用于采用neuber修正方法分别对各轴向截面的应力循环峰值和谷值进行弹塑性修正，分别得到各轴向截面应力循环峰值、谷值对应的弹塑性应力和弹塑性应变；
23、损伤分析模块，用于根据弹塑性应力和弹塑性应变，采用morrow公式对各轴向截面应力循环下的疲劳寿命进行分析，得到各轴向截面对应应力循环下的损伤。
24、进一步地，所述参数获取模块根据分析获得主燃烧室机匣内表面压力，其中为主燃烧室机匣内表面压力，为压气机出口压力，为主燃烧室压力损失系数；主燃烧室机匣外表面的压力，为外涵气流压力；机匣温度，为压气机出口温度。
25、进一步地，所述第一分析模块根据主燃烧室机匣内表面压力、外表面的压力、主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径、主燃烧室轴向截面的锥形角度以及机匣工作条件下的轴向截面位置的壁厚，计算得到主燃烧室机匣周向应力；
26、根据主燃烧室机匣进口半径、主燃烧室机匣内表面压力、外表面的压力、主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径、主燃烧室轴向截面的锥形角度以及机匣工作条件下的轴向截面位置的壁厚，计算轴向应力；
27、根据周向应力和轴向应力，计算名义应力。
28、进一步地，所述第一分析模块中，主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径，其中为主燃烧室机匣轴向截面冷态半径，为主燃烧室工作温度与冷态温度的差值，为机匣材料工作温度下的线膨胀系数，为机匣材料工作温度下的弹性模量。
29、进一步地，所述第二分析模块根据分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，为主燃烧室机匣的综合应力集中系数。
30、与现有技术相比，本专利技术所具备的有益效果是：本专利技术通过从发动机飞参中选择获取反映机匣载荷的飞参数据；建立主燃烧室机匣应力分析模型，对主燃烧室机匣应力进行实时快速分析；采用雨流计数法开展应力循环统计，利用morrow寿命模型计算出主燃烧室机匣低周疲劳损伤。该主燃烧室机匣损伤快速分析方法基于能够直接获取的飞参数据，且能快速准确地实现主燃烧室机匣损伤分析，分析结果与基于有限元方法的损伤分析结果较为吻合，具有分析效率高的优点，适用于发动机健康管理系统对主燃烧室机匣开展快速精确的损伤评估。
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1.一种主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，根据所述总体性能参数分析获得主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度的方法包括：主燃烧室机匣内表面压力根据分析获得，其中为主燃烧室机匣内表面压力，为压气机出口压力，为主燃烧室压力损失系数；主燃烧室机匣外表面的压力，为外涵气流压力；机匣温度，为压气机出口温度。
3.根据权利要求2所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力的方法包括：
4.根据权利要求3所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径，其中为主燃烧室机匣轴向截面冷态半径，为主燃烧室工作温度与冷态温度的差值，为机匣材料工作温度下的线膨胀系数，为机匣材料工作温度下的弹性模量。
5.根据权利要求3所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，为主燃烧室机匣的综合应力集中系数。
6.一种主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在
7.根据权利要求6所述的主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在于，所述参数获取模块根据分析获得主燃烧室机匣内表面压力，其中为主燃烧室机匣内表面压力，为压气机出口压力，为主燃烧室压力损失系数；主燃烧室机匣外表面的压力，为外涵气流压力；机匣温度，为压气机出口温度。
8.根据权利要求7所述的主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在于，所述第一分析模块根据主燃烧室机匣内表面压力、外表面的压力、主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径、主燃烧室轴向截面的锥形角度以及机匣工作条件下的轴向截面位置的壁厚，计算得到主燃烧室机匣周向应力；
9.根据权利要求8所述的主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在于，所述第一分析模块中，主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径，其中为主燃烧室机匣轴向截面冷态半径，为主燃烧室工作温度与冷态温度的差值，为机匣材料工作温度下的线膨胀系数，为机匣材料工作温度下的弹性模量。
10.根据权利要求8所述的主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在于，所述第二分析模块根据分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，为主燃烧室机匣的综合应力集中系数。
...【技术特征摘要】
1.一种主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，根据所述总体性能参数分析获得主燃烧室机匣内表面压力、外表面压力和机匣温度的方法包括：主燃烧室机匣内表面压力根据分析获得，其中为主燃烧室机匣内表面压力，为压气机出口压力，为主燃烧室压力损失系数；主燃烧室机匣外表面的压力，为外涵气流压力；机匣温度，为压气机出口温度。
3.根据权利要求2所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，分析获得主燃烧室机匣各轴向截面的名义应力的方法包括：
4.根据权利要求3所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，主燃烧室机匣工作条件下的轴向截面半径，其中为主燃烧室机匣轴向截面冷态半径，为主燃烧室工作温度与冷态温度的差值，为机匣材料工作温度下的线膨胀系数，为机匣材料工作温度下的弹性模量。
5.根据权利要求3所述的主燃烧室机匣损伤快速分析方法，其特征在于，主燃烧室机匣各轴向截面的当量应力，为主燃烧室机匣的综合应力集中系数。
6.一种主燃烧室机匣损伤快速分析系统，其特征在于，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，田洪宇，罗辅欢，黄翔龙，沈晓薇，雷新亮，庞燕龙，张少平，张涛，
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：
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