本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車譜，具體涉及考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)，其核心部件例如風(fēng)扇盤、渦輪盤、渦輪葉片和燃燒室機(jī)匣,在運(yùn)行過(guò)程中承受著高溫、高壓、高速等極端工況，這對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞壽命提出了極高要求。為了確保這些關(guān)鍵部件在實(shí)際服役期間的安全性和可靠性，必須對(duì)其進(jìn)行試車。然而，傳統(tǒng)的長(zhǎng)期壽命試車譜雖然能模擬真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境，但測(cè)試周期長(zhǎng)、成本高，難以滿足現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)對(duì)快速測(cè)試和優(yōu)化的需求。

2、加速任務(wù)試車作為一種縮短測(cè)試周期、加快疲勞損傷累積的有效方法，近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注。通過(guò)合理設(shè)計(jì)的加速任務(wù)試車譜，可以在更短的時(shí)間內(nèi)模擬出部件在長(zhǎng)期運(yùn)行中的損傷行為，從而大幅降低測(cè)試成本。在以往的加速任務(wù)試車中，系統(tǒng)性研究編制方法的較為有限，且編譜條件通常過(guò)于理想化，無(wú)法準(zhǔn)確地反映部件在實(shí)際服役過(guò)程中的損傷狀態(tài)，因此，需要研發(fā)一種新的考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)來(lái)解決現(xiàn)有的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)，以解決加速任務(wù)試車譜編制方法過(guò)于理想化的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，包括如下步驟：

3、步驟一：對(duì)研究對(duì)象的零部件進(jìn)行應(yīng)力仿真分析，通過(guò)仿真分析，獲取零部件在不同載荷和工況條件下的應(yīng)力和溫度分布情況，從而確定其關(guān)鍵受力區(qū)域和潛在薄弱點(diǎn)；

4、步驟二：選取多個(gè)具有代表性的考核點(diǎn)作為潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析；考核點(diǎn)的選擇依據(jù)零部件在運(yùn)行中的關(guān)鍵特性；通過(guò)考核點(diǎn)的合理選取，可以確保試車譜更具合理性和實(shí)用性；

5、步驟三：采用miner線性累積損傷理論，對(duì)選取的各個(gè)考核點(diǎn)分別進(jìn)行疲勞和蠕變損傷的計(jì)算與評(píng)估；具體包括，對(duì)于每個(gè)考核點(diǎn)，根據(jù)其在工作循環(huán)中的應(yīng)力變化情況，首先計(jì)算其疲勞損傷，評(píng)估因循環(huán)載荷引起的材料累積損傷程度；然后，根據(jù)考核點(diǎn)的溫度和應(yīng)力水平，進(jìn)一步計(jì)算蠕變損傷；

6、步驟四：發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱沖擊載荷來(lái)源于溫度的變化，溫度的變化率很大程度上取決于轉(zhuǎn)速的變化率，在編制加速任務(wù)試車譜時(shí)峰谷值溫度通過(guò)慢車-最大-慢車循環(huán)中的轉(zhuǎn)速保證；因此為了確保熱沖擊損傷等效，對(duì)長(zhǎng)期壽命試車譜中的轉(zhuǎn)速變化率分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定慢車狀態(tài)到最大狀態(tài)切換速率；

7、步驟五：對(duì)比各個(gè)考核點(diǎn)的不同失效模式損傷值，選取疲勞損傷最大值的考核點(diǎn)折算為加速譜的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)，選取蠕變損傷最大值的考核點(diǎn)折算最大化狀態(tài)保持時(shí)間；

8、步驟六：根據(jù)以上步驟得出的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)、最大狀態(tài)保持時(shí)間和慢車狀態(tài)到最大狀態(tài)切換速率綜合編制考慮多考核點(diǎn)的加斯任務(wù)試車譜；

9、步驟七：對(duì)考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)編制的加速任務(wù)試車譜與原長(zhǎng)期壽命試車譜進(jìn)行損傷一致性檢驗(yàn)。

10、優(yōu)選的，所述步驟二中，考核點(diǎn)的選取可包括以下幾類：首先是應(yīng)力最大值點(diǎn)，其次是溫度最大值點(diǎn)，此外，還可選擇應(yīng)力和溫度同時(shí)較大的位置作為考核點(diǎn)，以全面評(píng)估零部件在復(fù)雜工況下的性能表現(xiàn)。

11、優(yōu)選的，所述步驟三中，對(duì)各個(gè)考核點(diǎn)疲勞損傷計(jì)算使用miner線性法則式中ni為某級(jí)應(yīng)力水平所施加的循環(huán)，ni為該應(yīng)力水平下直至發(fā)生破壞時(shí)所需要的循環(huán)數(shù)，蠕變損傷同理采用計(jì)算，式中ti為某級(jí)載荷水平下保持時(shí)間，tci為該載荷水平下蠕變斷裂所需時(shí)間。

12、優(yōu)選的，所述步驟五中，綜合對(duì)比各個(gè)考核點(diǎn)的疲勞損傷值和蠕變損傷值，對(duì)于疲勞損傷值最大的考核點(diǎn)用來(lái)折算為加速譜的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)式中di-m-i為單個(gè)慢車-最大-慢車循環(huán)的疲勞損傷。優(yōu)選的，蠕變損傷最大的考核點(diǎn)用來(lái)折算為加速譜的最大狀態(tài)保持時(shí)間式中dm為最大狀態(tài)下單位時(shí)間內(nèi)的蠕變損傷。

13、優(yōu)選的，所述步驟七中，為對(duì)多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)編制的加速任務(wù)試車譜與長(zhǎng)期壽命試車譜損傷一致性檢驗(yàn)，通過(guò)溫度修正系數(shù)對(duì)光滑試驗(yàn)件試驗(yàn)段載荷進(jìn)行修正s(t0)＝s(t)·σb(t0)/σb(t)，s(t0)，s(t)分別代表溫度為t0和t時(shí)的應(yīng)力；σb(t0)，σb(t)分別代表溫度為t0和t時(shí)的拉伸強(qiáng)度設(shè)計(jì)了一種變截面試驗(yàn)件，對(duì)比加速譜和長(zhǎng)試譜試驗(yàn)結(jié)果。

14、本發(fā)明另提供一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制系統(tǒng)，包括：

15、獲取模塊，用于獲取零部件在不同載荷、工況條件下的應(yīng)力和溫度分布情況；

16、選取模塊，用于選取多個(gè)零部件運(yùn)行中關(guān)鍵特性的考核點(diǎn)作為潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析；

17、計(jì)算與評(píng)估模塊，用于對(duì)選取的每個(gè)考核點(diǎn)分別進(jìn)行疲勞和蠕變損傷的計(jì)算與評(píng)估；

18、統(tǒng)計(jì)分析模塊，用于統(tǒng)計(jì)分析長(zhǎng)期壽命試車譜中的轉(zhuǎn)速變化率分布特征，確定慢車狀態(tài)到最大狀態(tài)切換速率；

19、對(duì)比模塊，用于對(duì)比各個(gè)考核點(diǎn)的不同失效模式損傷值，選取疲勞損傷最大值的考核點(diǎn)折算為加速譜的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)，選取蠕變損傷最大值的考核點(diǎn)折算最大狀態(tài)保持時(shí)間；

20、編制模塊，用于根據(jù)慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)、最大狀態(tài)保持時(shí)間和慢車狀態(tài)到最大狀態(tài)切換速率編制加速任務(wù)試車譜；

21、檢驗(yàn)?zāi)K，用于檢驗(yàn)加速任務(wù)試車譜與長(zhǎng)期壽命試車譜損傷一致性。

22、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：該考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)，簡(jiǎn)單直觀，步驟簡(jiǎn)潔，通用性強(qiáng)，適用于大多數(shù)軍用或者民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車譜的編制，能夠準(zhǔn)確地反映部件在實(shí)際服役過(guò)程中的損傷狀態(tài)，為加速任務(wù)試車譜的優(yōu)化提供了有力支持；從選取多個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行考核的角度出發(fā)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車譜的編制方法方面進(jìn)行了創(chuàng)新，通過(guò)提出多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的典型零部件加速任務(wù)試車譜編制方法，為加速任務(wù)試車譜編制方法的優(yōu)化提供了理論依據(jù)，具有極強(qiáng)的推廣性。

技術(shù)特征：

1.一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述零部件運(yùn)行中關(guān)鍵特性包括：零部件應(yīng)力最大值點(diǎn)、溫度最大值點(diǎn)和應(yīng)力溫度都較大的點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述獲取零部件在不同載荷、工況條件下的應(yīng)力和溫度分布情況包括：通過(guò)仿真分析，獲取零部件在不同載荷、工況條件下的應(yīng)力和溫度分布情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述對(duì)選取的每個(gè)考核點(diǎn)分別進(jìn)行疲勞和蠕變損傷的計(jì)算與評(píng)估包括：通過(guò)miner線性累積損傷算法對(duì)選取的每個(gè)考核點(diǎn)分別進(jìn)行疲勞和蠕變損傷的計(jì)算與評(píng)估；具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述計(jì)算疲勞損傷包括：累積疲勞損傷計(jì)算值式中ni為某級(jí)應(yīng)力水平所施加的循環(huán)，ni為該應(yīng)力水平下直至發(fā)生破壞時(shí)所需要的循環(huán)數(shù)，df為累積疲勞損傷計(jì)算值。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述根據(jù)考核點(diǎn)的溫度和應(yīng)力水平，計(jì)算蠕變損傷包括：蠕變損傷采用計(jì)算，式中ti為某級(jí)載荷水平下保持時(shí)間，tci為該載荷水平下蠕變斷裂所需時(shí)間，dc為累積蠕變損傷計(jì)算值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述選取疲勞損傷最大值的考核點(diǎn)折算為加速譜的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)包括：比較每個(gè)考核點(diǎn)的疲勞損傷值和蠕變損傷值，疲勞損傷值最大的考核點(diǎn)折算為加速譜的慢車-最大-慢車循環(huán)數(shù)式中df為各次循環(huán)總疲勞損傷，式中di-m-i為單個(gè)慢車-最大-慢車循環(huán)的疲勞損傷，n為折算循環(huán)數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述選取蠕變損傷最大值的考核點(diǎn)折算最大狀態(tài)保持時(shí)間包括：蠕變損傷最大的考核點(diǎn)折算為加速譜的最大狀態(tài)保持時(shí)間

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法，其特征在于：所述檢驗(yàn)加速任務(wù)試車譜與長(zhǎng)期壽命試車譜損傷一致性包括：通過(guò)溫度修正系數(shù)對(duì)光滑試驗(yàn)件試驗(yàn)段載荷進(jìn)行修正s(t0)＝s(t)·σb(t0)/σb(t)，式中，s(t0)，s(t)分別表示溫度為t0和t時(shí)的應(yīng)力；σb(t0)，σb(t)分別表示溫度為t0和t時(shí)的拉伸強(qiáng)度，根據(jù)修正結(jié)果設(shè)計(jì)變截面試驗(yàn)件，對(duì)比加速譜和長(zhǎng)試譜試驗(yàn)結(jié)果。

10.一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制系統(tǒng)，其特征在于：包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車譜技術(shù)領(lǐng)域，包括：獲取零部件在不同載荷、工況條件下的應(yīng)力和溫度分布情況；選取多個(gè)零部件運(yùn)行中關(guān)鍵特性的考核點(diǎn)作為潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析；對(duì)選取的每個(gè)考核點(diǎn)分別進(jìn)行疲勞和蠕變損傷的計(jì)算與評(píng)估；統(tǒng)計(jì)分析長(zhǎng)期壽命試車譜中的轉(zhuǎn)速變化率分布特征，確定慢車狀態(tài)到最大狀態(tài)切換速率；對(duì)比各個(gè)考核點(diǎn)的不同失效模式損傷值；該考慮多模式多危險(xiǎn)點(diǎn)的加速任務(wù)試車譜編制方法及系統(tǒng)，適用于大多數(shù)軍用或者民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車譜的編制，能夠準(zhǔn)確地反映部件在實(shí)際服役過(guò)程中的損傷狀態(tài)，為加速任務(wù)試車譜的優(yōu)化提供了有力支持。

技術(shù)研發(fā)人員：牛序銘,陳昊文,孫志剛,宋迎東,張祿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28