太仓点石航空动力有限公司左可军获国家专利权
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龙图腾网获悉太仓点石航空动力有限公司申请的专利动力涡轮盘应力循环计算和发动机寿命管理方法、系统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:CN121435559B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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:202512040850.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权动力涡轮盘应力循环计算和发动机寿命管理方法、系统是由左可军;柏乃坚;魏磊;刘勇;姜忠峰;赵运生设计研发完成,并于2025-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本动力涡轮盘应力循环计算和发动机寿命管理方法、系统在说明书摘要公布了:本发明涉及航空涡轮轴发动机技术领域,公开一种动力涡轮盘应力循环计算和发动机寿命管理方法、系统,包括:获取动力涡轮转子转速和燃气涡轮出口温度并换成规则的循环数据,提取脉动应力循环数据;根据动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力,结合动力涡轮转子转速和燃气涡轮出口温度的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在除额定转速外不同转速时关键部位的温度场引起的应力;计算动力涡轮转子在最大转速下的离心应力和温度应力并由此得到合成应力,根据合成应力计算最大当量应力并进行寿命管理。本发明可以在保证动力涡轮盘应力计算精度的同时提高计算效率、延长航空涡轮轴发动机的使用寿命。
本发明授权动力涡轮盘应力循环计算和发动机寿命管理方法、系统在权利要求书中公布了:1.一种动力涡轮盘应力循环计算方法,其特征在于,包括: 获取航空涡轮轴发动机工作时的动力涡轮转子转速数据和燃气涡轮出口温度数据,使用循环计数法将不规则的动力涡轮转子转速数据和燃气涡轮出口温度数据转换成规则的动力涡轮转子转速的循环数据和燃气涡轮出口温度的循环数据,提取所述循环数据中的脉动应力循环数据; 根据动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力,结合动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据和燃气涡轮出口温度的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在除额定转速外的不同转速时关键部位的温度场引起的应力; 根据所述动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力计算动力涡轮转子在最大转速下的离心应力,结合所述动力涡轮转子在除额定转速外的不同转速时关键部位的温度场引起的应力计算动力涡轮转子在最大转速下的温度应力,结合所述动力涡轮转子在最大转速下的离心应力和动力涡轮转子在最大转速下的温度应力得到动力涡轮转子在最大转速下的合成应力; 根据所述动力涡轮转子在最大转速下的合成应力的多个分量,基于当量应力的计算方法得到动力涡轮转子的最大当量应力; 所述根据动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力,具体为:根据动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据,使用有限元仿真方法计算动力涡轮转子在额定转速时关键部位的多个应力分量,得到动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力; 所述结合动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据和燃气涡轮出口温度的脉动应力循环数据计算动力涡轮转子在除额定转速外的不同转速时关键部位的温度场引起的应力,具体为:结合动力涡轮转子转速的脉动应力循环数据和燃气涡轮出口温度的脉动应力循环数据,使用有限元仿真方法计算动力涡轮转子在除额定转速外的2个不同转速时关键部位的温度场引起的多个应力分量,得到动力涡轮转子在除额定转速外的2个不同转速时关键部位的温度场引起的应力; 所述动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力包括6个应力分量,所述动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力具体为: , 其中,为动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力,表示动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力的分量,ij=11表示在X方向平面上的X轴向应力,ij=22表示在Y方向平面上的Y轴向应力,ij=33表示在Z方向平面上的Z轴向应力,ij=12表示在X方向平面上的Y轴向应力,ij=23表示在Y方向平面上的Z轴向应力,ij=31表示在Z方向平面上的X轴向应力; 所述动力涡轮转子在除额定转速外的2个不同转速时关键部位的温度场引起的应力包括6个应力分量,记2个不同转速分别为第一转速和第二转速,所述第一转速大于所述第二转速;记动力涡轮转子在第一转速时关键部位的温度场引起的应力为、动力涡轮转子在第二转速时关键部位的温度场引起的应力为,和具体为: , ; 其中,表示动力涡轮转子在第一转速时关键部位的温度场引起的应力的分量,表示动力涡轮转子在第二转速时关键部位的温度场引起的应力的分量,ij=11表示在X方向平面上的X轴向应力,ij=22表示在Y方向平面上的Y轴向应力,ij=33表示在Z方向平面上的Z轴向应力,ij=12表示在X方向平面上的Y轴向应力,ij=23表示在Y方向平面上的Z轴向应力,ij=31表示在Z方向平面上的X轴向应力; 根据所述动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力计算动力涡轮转子在最大转速下的离心应力,具体为: 根据所述动力涡轮转子在额定转速时关键部位的应力的分量计算动力涡轮转子在最大转速下的离心应力的分量为: , 其中,表示动力涡轮转子在最大转速下的离心应力的分量,N表示最大转速,NP表示额定转速; 得到动力涡轮转子在最大转速下的离心应力为: , 其中,为动力涡轮转子在最大转速下的离心应力; 所述动力涡轮转子在最大转速下的温度应力的计算方法为: , 其中,表示动力涡轮转子在最大转速下的温度应力,为最大转速,为第一转速,为第二转速; 根据所述动力涡轮转子在最大转速下的合成应力的多个分量,基于当量应力的计算方法得到动力涡轮转子的最大当量应力,具体为: 根据所述动力涡轮转子在最大转速下的合成应力的6个分量计算动力涡轮转子的最大当量应力为: , 其中,为动力涡轮转子的最大当量应力,k1、k2为调整权重,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在X方向平面上的X轴向应力,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在Y方向平面上的Y轴向应力,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在Z方向平面上的Z轴向应力,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在X方向平面上的Y轴向应力,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在Y方向平面上的Z轴向应力,表示动力涡轮转子在最大转速下的合成应力在Z方向平面上的X轴向应力。
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