CN115452395B - 一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，其在构建转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，以及构建转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系的基础上，对转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系进行整合，并引入转子轮盘疲劳寿命散度系数、疲劳强度分散度系数，根据斜率的定义计算对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率，以及根据截距的定义计算转子轮盘疲劳试验载荷、工作载荷在对数下截距的比值，进而计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命，对转子轮盘疲劳试验寿命进行载荷修正，相较于寿命分散度系数法所得转子轮盘的安全寿命更为保守，可有效保证航空发动机整机试验设计的安全性。

Description

一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法
技术领域
本申请属于航空发动机转子轮盘安全寿命确定技术领域，具体涉及一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法。
背景技术
航空发动机转子轮盘在航空发动机工作时，承受较大的工作载荷，是航空发动机中最重要的断裂关键件，准确确定转子轮盘在航空发动机工作状态下的安全寿命，可为航空发动机整机试验设计的安全提供保证。
当前，多是采用寿命分散度系数法，对航空发动机转子轮盘的安全寿命进行确定，其中，假设转子轮盘安全寿命服从对数正态分布，且已知转子轮盘疲劳寿命分散性系数已知，得到转子轮盘的安全寿命：
其中，
Nf为转子轮盘的安全寿命
GeoMean(N)为转子轮盘疲劳试验寿命的几何平均值；
y为试验分散度系数。
航空发动机转子轮盘疲劳试验载荷与转子轮盘的工作载荷存在较大差异，以寿命分散度系数法，对转子轮盘的安全寿命进行确定，并未对转子轮盘疲劳试验寿命进行载荷修正，以所得安全寿命对航空发动机整机试验进行设计存在较大的风险性。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，包括：
构建转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系：lnσt＝bln Nt+ln ct，其中，σt为转子轮盘疲劳试验载荷，Nt为转子轮盘疲劳试验寿命，b为对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率，ln ct为对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的截距；
构建转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系：lnσf＝bln Nf+ln cf，其中，σf为转子轮盘的工作载荷，Nf为转子轮盘的安全寿命，lncf为对数坐标系下，对数转子轮盘工作载荷、安全寿命关系曲线的截距；
对转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系进行整合：
计算对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率：其中，Kσ为转子轮盘疲劳强度散度系数，KN为转子轮盘疲劳寿命分散度系数；
计算转子轮盘疲劳试验载荷、工作载荷在对数下截距的比值：
计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法中，所述计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命具体为：
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法中，所述计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命具体为：
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法中，转子轮盘疲劳强度分散度系数Kσ＝2。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法中，转子轮盘疲劳寿命散度系数KN＝6。
本申请至少存在以下有益技术效果：
提供一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，其在构建转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，以及构建转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系的基础上，对转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系进行整合，并引入转子轮盘疲劳寿命散度系数、疲劳强度分散度系数，根据斜率的定义计算对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率，以及根据截距的定义计算转子轮盘疲劳试验载荷、工作载荷在对数下截距的比值，进而计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命，对转子轮盘疲劳试验寿命进行载荷修正，相较于寿命分散度系数法所得转子轮盘的安全寿命更为保守，可有效保证航空发动机整机试验设计的安全性。
附图说明
图1是本申请实施例提供的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部分会有省略、放大或缩小，仅是用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
为了确保对航空发动机整机试验设计的安全性，假设转子轮盘疲劳试验所用为疲劳性能最好的轮盘，而航空发动机中使用的为疲劳性能最差的轮盘。
假设转子轮盘疲劳试验载荷为σt、寿命为Nt，转子轮盘工作载荷为σf、安全寿命为Nf，转子轮盘疲劳强度散度系数记为Kσ，转子轮盘疲劳寿命分散度系数记为KN。
载荷与寿命之间可以用幂函数方程来表示，在对数-对数坐标系中，载荷与寿命之间的关系为线性关系如下：
lnσt＝bln Nt+ln ct (1)
lnσf＝b ln Nf+ln cf (2)
由(1)-(2)可得：
由斜率定义，可以得到：
由截距定义，可以得到：
故有：
则航空发动机转子轮盘安全寿命Nf为：
在一个具体的实施例中，航空发动机转子轮盘疲劳试验寿命Nt为12000次，转子轮盘疲劳寿命散度系数KN为6，转子轮盘疲劳强度分散度系数Kσ为2，转子轮盘疲劳试验载荷σt、工作载荷载荷σf的比值为1.1，以上述实施例公开的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，计算得到转子轮盘安全寿命Nf为2661次，而以寿命分散度系数法，在试验分散度系数y为4的情形下，计算得到转子轮盘安全寿命Nf为3000次，由此可见，以上述实施例公开的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，相较于寿命分散度系数法计算所得转子轮盘的安全寿命更为保守，可有效保证航空发动机整机试验设计的安全性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，其特征在于，包括：
构建转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系：lnσt＝bln Nt+ln ct，其中，σt为转子轮盘疲劳试验载荷，Nt为转子轮盘疲劳试验寿命，b为对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率，ln ct为对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的截距；
构建转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系：lnσf＝bln Nf+ln cf，其中，σf为转子轮盘的工作载荷，Nf为转子轮盘的安全寿命，lncf为对数坐标系下，对数转子轮盘工作载荷、安全寿命关系曲线的截距；
对转子轮盘疲劳试验载荷、寿命的对数关系，转子轮盘工作载荷、安全寿命的对数关系进行整合：
计算对数坐标系下，对数转子轮盘疲劳试验载荷、寿命关系曲线的斜率：其中，Kσ为转子轮盘疲劳强度散度系数，KN为转子轮盘疲劳寿命分散度系数；
计算转子轮盘疲劳试验载荷、工作载荷在对数下截距的比值：
计算得到航空发动机转子轮盘安全寿命，具体为：
进一步有：
2.根据权利要求1所述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，其特征在于，
转子轮盘疲劳强度分散度系数Kσ＝2。
3.根据权利要求1所述的航空发动机转子轮盘安全寿命确定方法，其特征在于，
转子轮盘疲劳寿命散度系数KN＝6。
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