中國航發沈陽發動機研究所;南京航空航天大學郭秩維獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國航發沈陽發動機研究所;南京航空航天大學申請的專利一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116127801B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211626647.6,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法是由郭秩維;唐雪鶴;胡緒騰;韓方軍;王相平;金海;李昀睿設計研發完成,并于2022-12-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法在說明書摘要公布了:本申請屬于疲勞壽命計算領域,特別涉及一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法。包括:獲取I類循環峰值載荷工況作用下輪盤的應力或應變分布;在輪盤的特征部位預制初始裂紋,得到初始裂紋前緣的應力強度因子分布曲線;根據所述第一裂紋擴展計劃,在所述I類循環峰值載荷工況作用下進行裂紋擴展,得到不同裂紋擴展尺寸的裂紋擴展形貌;獲取限制載荷工況作用下輪盤的應力或應變分布;計算各個所述裂紋擴展形貌對應裂紋前緣的應力強度因子最大值;擬合裂紋擴展尺寸與所述應力強度因子最大值之間的關系曲線,預測臨界裂紋尺寸;計算裂紋擴展壽命。本申請給出的裂紋擴展壽命更為保守,安全性更高。
本發明授權一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮限制載荷工況的輪盤裂紋擴展壽命計算方法,其特征在于,包括: 步驟一、獲取I類循環峰值載荷工況,以及在所述I類循環峰值載荷工況作用下輪盤的應力或應變分布; 步驟二、在輪盤的特征部位預制初始裂紋,并計算在所述I類循環峰值載荷工況作用下,初始裂紋前緣的應力強度因子分布曲線; 步驟三、獲取第一裂紋擴展計劃,并根據所述第一裂紋擴展計劃,在所述I類循環峰值載荷工況作用下進行裂紋擴展,得到不同裂紋擴展尺寸的裂紋擴展形貌; 所述第一裂紋擴展計劃包括: 以上一個裂紋前緣的應力強度因子中位點對應的裂紋擴展長度的p%作為下一個裂紋前緣的應力強度因子中位點處裂紋擴展增量: Δamedeian=amedeian×p% 裂紋前緣其它點的裂紋擴展增量,根據如下公式計算: Δai=Δamedian×KiKmedian2 其中,amedeian為裂紋前緣的應力強度因子中位點處的裂紋擴展長度,Δamedian為下一個裂紋前緣的應力強度因子中位點處裂紋擴展增量,Ki為裂紋前緣第i點的應力強度因子值,kmedian為裂紋前緣應力強度因子中位值; 步驟四、獲取限制載荷工況,以及在所述限制載荷工況作用下輪盤的應力或應變分布; 步驟五、計算在所述限制載荷工況作用下,與各個所述裂紋擴展形貌對應的裂紋前緣的應力強度因子分布曲線,并得到各個所述裂紋擴展形貌對應裂紋前緣的應力強度因子最大值; 步驟六、根據所述第一裂紋擴展計劃以及所述應力強度因子最大值,擬合得到裂紋擴展尺寸與所述應力強度因子最大值之間的關系曲線,并通過插值得到材料斷裂韌度KC對應的裂紋擴展尺寸,包括: 根據所述第一裂紋擴展計劃以及所述應力強度因子最大值,擬合得到裂紋擴展尺寸與所述應力強度因子最大值之間的關系曲線的表達式為: Y=0.8865X7-7.15X6+21.52X5-31.33X4+29.23X3-25.98X2+28.24X+102.6 通過插值得到材料斷裂韌度KC=120MPa√m對應的裂紋擴展長度為acritical=20.92mm; 步驟七、獲取第二裂紋擴展計劃,所述第二裂紋擴展計劃中最大裂紋擴展尺寸為材料斷裂韌度KC對應的裂紋擴展尺寸,并根據所述第二裂紋擴展計劃,在所述I類循環峰值載荷作用下進行裂紋擴展,得到指定裂紋擴展路徑下裂紋擴展長度和對應應力強度因子的關系曲線,結合裂紋擴展速率模型,計算得到裂紋擴展長度與擴展壽命曲線,根據裂紋擴展壽命曲線,獲得裂紋擴展壽命。
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