【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮叶片的寿命优化设计，特别地，涉及一种涡轮叶片的持久寿命优化设计方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质。
技术介绍
1、航空发动机燃气涡轮转子叶片的工作环境极为恶劣，其工作载荷往往达到了材料的使用极限，涡轮叶片的寿命是影响发动机首翻期寿命的主要因素之一，因此，涡轮叶片的服役寿命设计对于提高发动机的安全性和经济性具有重要意义。涡轮叶片的持久寿命损伤通常根据给定的载荷谱，采用成熟的寿命设计方法来保证涡轮叶片具有足够的寿命指标，但存在一些因应力过大或温度过高难以达到设计寿命指标的情况，因此，还需要对涡轮叶片进行优化设计来提升涡轮叶片的实际寿命。
2、目前，涡轮叶片的寿命提升方式主要是通过减重降低截面应力来实现叶片持久寿命的提升，对于带冠涡轮叶片通常采用优化叶冠结构修形，对于不带冠叶片通常采用增加叶尖减重槽。但是，减重的方式会受到结构及工艺等限制，应力降低带来的持久寿命提升幅度仅约30％，寿命提升幅度较小。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种涡轮叶片的持久寿命优化设计方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质，以解决现有涡轮叶片寿命提升方式存在的寿命提升幅度较小的技术问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，包括以下内容：
3、在涡轮叶片的三维模型上沿叶身高度产生n个等截面；
4、获取每个等截面的形心坐标、每个等截面以上叶片的质心坐标和质量，并计算得到每个等截面的x方向离心弯矩和
5、判断所有等截面是否满足离心弯矩条件，其中，弯矩条件为：mx＞0且mx+my＞0，mx表示x方向离心弯矩，my表示y方向离心弯矩，若不满足则迭代调整各等截面的形心坐标，直至所有等截面均满足离心弯矩条件。
6、进一步地，基于下式计算每个等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩：
7、mx,i＝fz,i(vi-yi)-fy,i(wi-zi)
8、my,i＝-fz,i(ui-xi)
9、其中，mx,i和my,i分别表示第i个等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩，(ui,vi,wi)表示第i个等截面以上叶片的质心坐标，(xi,yi,zi)表示第i个等截面的形心坐标，fy,i和fz,i分别表示第i个等截面在y轴方向的离心力和在z轴方向的离心力，fy,i＝mi*vi*ω2，fz,i＝mi*wi*ω2，mi表示第i个等截面以上叶片的质量，ω表示涡轮转子的转速。
10、进一步地，在迭代调整各等截面的形心坐标时，先对不满足离心弯矩条件的等截面进行形心坐标调整。
11、进一步地，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证涡轮叶片的寿命限制区域在调整前后的最大应力变化不超过5％。
12、进一步地，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证动力涡轮的效率影响不超过0.1％。
13、进一步地，在涡轮叶片的三维模型上沿叶身高度共产生六个等截面。
14、进一步地，优化设计后，整个叶片截面属于高应力耦合低温度区和低应力耦合高温度区。
15、另外，本专利技术还提供一种涡轮叶片的持久寿命优化设计系统，包括：
16、等截面划分模块，用于在涡轮叶片的三维模型上沿叶身高度产生n个等截面；
17、弯矩计算模块，用于获取每个等截面的形心坐标、每个等截面以上叶片的质心坐标和质量，并计算得到每个等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩；
18、优化设计模块，判断所有等截面是否满足离心弯矩条件，其中，弯矩条件为：mx＞0且mx+my＞0，mx表示x方向离心弯矩，my表示y方向离心弯矩，若不满足则迭代调整各等截面的形心坐标，直至所有等截面均满足离心弯矩条件。
19、另外，本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
20、另外，本专利技术还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储进行涡轮叶片的持久寿命优化设计的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
21、本专利技术具有以下效果：
22、本专利技术的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，先在涡轮叶片三维模型上划分多个等截面，在获取每个等截面的形心坐标、每个等截面以上叶片的质心坐标和质量后，再计算得到每个等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩，以便于分析每个等截面处的叶片弯曲应力分布情况。考虑到各等截面的叶片弯曲应力分布主要受x方向离心弯矩和y方向离心弯矩的影响，判断所有等截面是否满足离心弯矩条件，若某一等截面不满足离心弯矩条件，意味着该等截面的高应力区域与高温度区域相耦合，从而导致涡轮叶片的寿命较短，因此，通过迭代调整各等截面的形心坐标来优化设计各等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩，以保证所有等截面均满足离心弯矩条件，从而改变所有等截面的应力分布，使得每个等截面的高应力区域与高温度区域相错开，大大提升了涡轮叶片的持久寿命。
23、另外，本专利技术的涡轮叶片的持久寿命优化设计系统同样具有上述优点。
24、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
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1.一种涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，包括以下内容：
2.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，基于下式计算每个等截面的X方向离心弯矩和Y方向离心弯矩：
3.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在迭代调整各等截面的形心坐标时，先对不满足离心弯矩条件的等截面进行形心坐标调整。
4.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证涡轮叶片的寿命限制区域在调整前后的最大应力变化不超过5％。
5.如权利要求4所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证动力涡轮的效率影响不超过0.1％。
6.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在涡轮叶片的三维模型上沿叶身高度共产生六个等截面。
7.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，优化设计后，整个叶片截面属于高应力耦合低温度区和低应力耦合高温度区。
8.一种
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读取的存储介质，用于存储进行涡轮叶片的持久寿命优化设计的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，包括以下内容：
2.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，基于下式计算每个等截面的x方向离心弯矩和y方向离心弯矩：
3.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在迭代调整各等截面的形心坐标时，先对不满足离心弯矩条件的等截面进行形心坐标调整。
4.如权利要求1所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证涡轮叶片的寿命限制区域在调整前后的最大应力变化不超过5％。
5.如权利要求4所述的涡轮叶片的持久寿命优化设计方法，其特征在于，在进行各等截面的形心坐标调整时，还需保证动力涡轮的效率影响不超过0.1％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，孟卫华，张志佾，李维，金海良，章的，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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