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龙图腾网获悉内蒙古工业大学申请的专利一种叶盘气弹稳定性提升方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116227038B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310296577.0，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种叶盘气弹稳定性提升方法是由刘鑫;何建东;赵新军;尹顺华;毕俊喜设计研发完成，并于2023-03-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种叶盘气弹稳定性提升方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种叶盘气弹稳定性提升方法，包括以下步骤：步骤S1：测量压电陶瓷片同时承受拉伸载荷与弯曲载荷时的失效应变；步骤S2：获取叶片部位无法布置压电材料区域以及目标模态下叶片部位各单元的应变分布，并计算等效电场强度；步骤S3：在指定压电材料用量下进行压电材料粘贴布置；步骤S4：进行压电材料单元坐标系调整与电极耦合；步骤S5：利用循环对称边界条件对完成压电材料粘贴布置的叶盘进行静力学强度校核；步骤S6：将每个叶片上的压电材料电极与外部电容连接，调整各个叶片所连接电容的值，实现叶片目标模态频率的调整，完成叶盘的失谐设计，最终提升叶盘气弹稳定性；本发明为提升叶盘气弹稳定性提供了可靠易用的手段。

本发明授权一种叶盘气弹稳定性提升方法在权利要求书中公布了：1.一种叶盘气弹稳定性提升方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1：测量压电陶瓷片同时承受拉伸载荷与弯曲载荷时的失效应变； 步骤S2：获取叶片部位无法布置压电材料区域以及目标模态下叶片部位各单元的应变分布，并计算等效电场强度； 步骤S3：在指定压电材料用量下进行压电材料粘贴布置； 步骤S4：进行压电材料单元坐标系调整与电极耦合； 步骤S5：利用循环对称边界条件对完成压电材料粘贴布置的叶盘进行强度校核； 步骤S6：将每个叶片上的压电材料电极与外部电容连接，调整各个叶片所连接电容的值，实现叶片目标模态频率的调整，完成叶盘的失谐设计，最终提升叶盘气弹稳定性； 所述步骤S1包括以下子步骤： 子步骤S11：制作拉伸实验试件，将应变片粘贴于试件中间位置，搭建实验系统； 子步骤S12：利用实验试件测量金属基地材料的弹性模量，应变片为对称粘贴，拉伸载荷加载速度为0.5mmmin，应变测量方式采用12桥测量方式，记录不同载荷下拉伸件表面应变，计算获得金属基地的弹性模量； 子步骤S13：利用试件测量获得压电陶瓷片的弹性模量，将压电陶瓷片对称粘贴于金属基地试件中间位置； 子步骤S14：粘贴采用航空环氧树脂胶，采用抽真空的方式固结，完成后在压电陶瓷片中间位置分别粘贴应变片； 子步骤S15：利用12桥方式测量不同拉伸载荷下压电陶瓷片表面应变，拉伸载荷加载速度为0.5mmmin，利用金属基地的弹性模量，计算得到压电陶瓷片的弹性模量； 子步骤S16：获得压电陶瓷片失效应变； 子步骤S17：另取一个压电陶瓷片，将单个压电陶瓷片粘贴于金属基底试件中间位置； 子步骤S18：利用子步骤S17试件获得压电陶瓷片失效时对应的应变水平.实验过程中，拉伸载荷加载速度设置为0.5mmmin，利用14桥方式测量不同拉伸载荷下压电陶瓷片表面应变，获取载荷-位移曲线； 子步骤S19：将子步骤S18得到的试件载荷-应变数据提取处理，获得压电陶瓷表面应变突增时对应的应变水平，该应变水平即压电陶瓷模拟服役状态下，同时承受拉伸载荷与弯曲载荷时的失效应变εmax； 所述步骤S2包括以下子步骤： 子步骤S21：首先利用网格划分工具对叶盘单扇区模型进行网格划分，采用结构化网格进行网格划分，并建立叶片表面叶盆单元、叶背单元组件，划分建立周期边界网格，为后续分析准备； 子步骤S22：网格进行网格无关性验证，标准为利用ANSYS软件计算结构的模态频率，当模态频率不再随着网格密度加大而明显变化时，即完成网格无关性监测； 子步骤S23：对完成网格无关性检测的有限元模型导入Ansys软件中，进行静力学分析，利用周期边界条件将叶盘单扇区有限元模型扩展为完整叶盘，设置转速为叶盘设计转速，获得设计转速下叶片部位各表面单元最大主应变； 子步骤S24：将叶片部位各表面单元最大主应变与步骤S1测量所得压电陶瓷失效应变比较，当单元最大主应变超过失效应变εmax时，将该单元区域设置为不可布置区域，对所有叶片表面单元进行遍历，将超过压电陶瓷失效应变的单元标记为失效单元，后续不在这些部位进行压电材料布置； 子步骤S25：利用周期循环边界条件，对叶盘进行模态分析，提取目标模态下叶片表面各单元的主应变，利用压电材料本构特性，计算单元应变可以产生的电场强度，将单元电场强度的绝对值进行排序，后续按照电场强度绝对值大小顺序进行压电材料粘贴布置； 所述步骤S3包括以下子步骤： 子步骤S31：设定压电材料用量Rm，该用量为所用压电材料质量与叶片质量的比值； 子步骤S32：设置叶片表面各单元的单元坐标系； 子步骤S33：压电材料属于横观各向同性材料，对于粘贴布置的压电材料，需要将其单元坐标系z方向调整为所粘贴表面外法线方向，叶片基底单元的单元坐标系为后续调节压电单元的单元坐标系做准备； 子步骤S34：在叶盘的叶片表面建立生死单元； 子步骤S35：按照叶片表面单元在目标模态下计算得到的电场强度，依次将叶片表面单元对应的生死单元激活，并将生死单元修改为压电单元，压电单元坐标系修改为对应叶片表面单元的单元坐标系； 子步骤S36：按照叶片表面单元电场强度大小依次激活生死单元并进行子步骤S35的操作，直到所使用压电材料用量达到需用量Rm，将未使用的生死单元删除； 所述子步骤S34包括以下子步骤： 子步骤S341：建立叶片表面节点编号的数组Nb； 子步骤S342：对每个节点进行循环遍历，对于每个节点Nb[i]，获取其所属的单元，寻找其中编号最小的单元Emin； 子步骤S343：将当前工作坐标系转换到单元Emin对应的单元坐标系，利用单元Emin在当前工作坐标系中的坐标，建立新的节点Nb[i]+n，n为大于当前模型中节点编号最大的数值，节点Nb[i]+n在当前坐标系中的x与y坐标与节点Nb[i]的x与y对应相同，z坐标为节点Nb[i]的z坐标加上所使用压电材料厚度值，完成对所有叶片表面节点的操作； 子步骤S344：利用新建节点与已有叶片表面节点，建立粘贴单元，建立叶片表面单元编号数组Eb； 子步骤S345：获取单元Eb[i]中属于叶片表面的节点的编号数组Enb，按照节点编号大小排序，利用有限元节点标号规则，建立新的单元，所用节点编号顺序为Enb[1],Enb[2],Enb[3],Enb[4],Enb[1]+n,Enb[2]+n,Enb[3]+n,Enb[4]+n; 子步骤S346：完成对叶片表面粘贴单元的建立，并将新建单元设置为生死单元，不激活； 所述步骤S4包括以下子步骤： 子步骤S41：根据叶片表面单元在目标模态下计算得到的电场强度，当叶片单元对应的电场强度为负时，将该叶片单元对应的压电单元的单元坐标系的z方向进行逆转，以保证与叶片接触的压电单元表面具有相同的电势，完成叶盘的压电材料布置； 子步骤S42：对单个叶片上的压电单元的电压自由度进行耦合，设定与叶片连接一面的压电单元电极为负极，压电单元外表面的电极为正极； 所述步骤S5包括以下子步骤： 子步骤S51：将单扇区叶盘扩展为整周，在叶盘设计转速下进行静力学分析，获得设计转速下叶盘中叶片部位各单元最大应变； 子步骤S52：确保压电材料布置区域下，其最大应变低于压电材料失效应变。

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