本發(fā)明屬于可靠性技術(shù)領(lǐng)域，涉及機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)與壽命預(yù)測(cè)，具體涉及面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤的可靠性設(shè)計(jì)與壽命預(yù)測(cè)。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量繁多，是飛機(jī)工作的動(dòng)力來源，對(duì)飛機(jī)的安全性和可靠性有著十分重要的影響。在服役過程中，飛機(jī)每一次起飛到降落，由于經(jīng)歷起飛、加速、空中巡航、著陸和滑行等各種飛行任務(wù)，承受著復(fù)雜的機(jī)械載荷和熱載荷等復(fù)雜的交變循環(huán)載荷，容易產(chǎn)生疲勞斷裂破壞。當(dāng)前，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高新技術(shù)提出了更高的要求，已經(jīng)從追求高性能進(jìn)入到綜合考慮飛行性能、使用壽命、可靠性和全壽命周期費(fèi)用的新時(shí)代。因此，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命與評(píng)估其可靠性，最大限度安全地發(fā)揮其作用，是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的課題。

渦輪盤作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其工作狀態(tài)具有高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，承受著由本身高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，輪緣部位與輪盤中心部位溫度梯度造成的熱應(yīng)力，以及振動(dòng)應(yīng)力、裝配應(yīng)力等載荷的作用。影響渦輪盤壽命的因素包括低周疲勞、腐蝕、振動(dòng)、磨損等，其中，低周疲勞破壞是其最主要的失效模式。隨著推重比、油耗等航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求日益提高，渦輪盤的工作的轉(zhuǎn)速和溫度不斷提高，其承受的循環(huán)機(jī)械載荷和熱載荷更加嚴(yán)酷和復(fù)雜。渦輪盤的疲勞斷裂失效會(huì)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)造成災(zāi)難性的破壞，其斷裂的碎片可能擊穿機(jī)匣和郵箱，對(duì)飛機(jī)的安全性造成嚴(yán)重的危險(xiǎn)。因此，對(duì)渦輪盤的疲勞壽命和可靠性分析展開充分的研究，是提高發(fā)動(dòng)機(jī)壽命和可靠性的重要依據(jù)和前提。

渦輪盤在工作時(shí)承受較大載荷與平均應(yīng)力的特點(diǎn)，渦輪盤的材料在高溫與平均應(yīng)力作用下容易發(fā)生棘輪行為的特性，傳統(tǒng)確定性疲勞壽命預(yù)測(cè)方法不能較好地描述渦輪盤在高溫高應(yīng)力水平下的疲勞失效過程。因此，考慮渦輪盤損傷累積的塑性應(yīng)變累積行為，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型是十分必要的。

渦輪盤的轉(zhuǎn)速、材料的性能、幾何尺寸等數(shù)據(jù)在實(shí)際工況中都具有不可忽略的隨機(jī)特性，其力學(xué)性能和疲勞壽命也具有不確定性。傳統(tǒng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法將這些因素視為確定值，沒有考慮渦輪盤服役過程中多源不確定性因素的影響。采用傳統(tǒng)確定性方法對(duì)渦輪盤疲勞壽命預(yù)測(cè)時(shí)，往往對(duì)其壽命進(jìn)行綜合優(yōu)化，常采用壽命儲(chǔ)備系數(shù)等方法修正，無法給出定量的壽命及可靠度等指標(biāo)。

在工程實(shí)際中，基于概率統(tǒng)計(jì)、bayes理論等理論及傳統(tǒng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，發(fā)展了考慮不確定性因素的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中將載荷、材料性能、幾何尺寸等數(shù)據(jù)以分布的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)優(yōu)化零部件的重量和精確預(yù)測(cè)使用壽命，保證其安全性和完成飛行任務(wù)能力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能、可靠性和耐久性等方面效果顯著。因此，引入概率疲勞壽命分析方法，展開渦輪盤隨機(jī)載荷作用下的概率壽命預(yù)測(cè)具有重要的工程意義。

渦輪盤承受的載荷形態(tài)多樣，因而建立準(zhǔn)確的物理模型來描述其壽命規(guī)律存在較大困難。目前尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的針對(duì)傳統(tǒng)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)的不足，提出了基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種隨機(jī)載荷作用下渦輪盤結(jié)構(gòu)的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤結(jié)構(gòu)特征，施加載荷及邊界條件，通過有限元分析方法獲得渦輪盤結(jié)構(gòu)在不同工況下危險(xiǎn)部位的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)；

步驟2：根據(jù)步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力水平，運(yùn)用平均應(yīng)力修正的等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率之間的函數(shù)關(guān)系，得到渦輪盤各工況下的平均棘輪應(yīng)變速率；運(yùn)用塑性應(yīng)變計(jì)算公式，得到渦輪盤各工況下的塑性應(yīng)變范圍；

步驟3：根據(jù)步驟2得到的輪盤平均棘輪應(yīng)變速率、塑性應(yīng)變范圍，以及步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力比，通過基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，對(duì)渦輪盤各工況的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)；

步驟4：運(yùn)用輪盤材料的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制p-s-n曲線；結(jié)合步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力，給出渦輪盤不同工況下的p-s-n曲線參數(shù)，并繪制p-s-n曲線；

步驟5：根據(jù)步驟4得到的渦輪盤不同工況下的p-s-n曲線參數(shù)，運(yùn)用線性累積損傷理論，得到隨機(jī)載荷作用下的渦輪盤疲勞累積損傷及概率疲勞壽命；

步驟6：通過計(jì)算不同載荷分散性下的渦輪盤疲勞壽命，計(jì)算得到不同存活率下隨機(jī)載荷分散性與渦輪盤壽命之間的關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)對(duì)壽命的影響，形成隨機(jī)載荷作用下渦輪盤結(jié)構(gòu)的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)。本發(fā)明綜合考慮材料的疲勞壽命隨機(jī)特性以及載荷隨機(jī)性的疲命預(yù)測(cè)，通過對(duì)渦輪盤材料疲勞試驗(yàn)數(shù)處理并據(jù)繪制p-s-n曲線，以及對(duì)渦輪盤造成疲勞損傷的“起動(dòng)-最大-起動(dòng)”、“慢車-最大-慢車”兩種典型工況的p-s-n曲線?？紤]轉(zhuǎn)速、材料的性能、幾何尺寸等數(shù)據(jù)的不確定性導(dǎo)致的承受載荷的隨機(jī)性，基于渦輪盤典型工況下的p-s-n曲線，展開隨機(jī)載荷作用下的渦輪盤概率疲勞壽命預(yù)測(cè)，分析載荷分散性與渦輪盤壽命之間的關(guān)系，最終獲得綜合考慮材料與載荷的不確定因素影響的預(yù)測(cè)壽命以及渦輪盤壽命隨著載荷分散性變化的關(guān)系，從而達(dá)到定量分析渦輪盤概率疲勞壽命及可靠度等指標(biāo)目的。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例所針對(duì)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化與網(wǎng)格劃分圖。

圖2本發(fā)明的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法流程圖。

圖3輪盤材料gh4169合金的morrow等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率關(guān)系圖。

圖4本發(fā)明的實(shí)施例中步驟4中的渦輪盤典型工況p-s-n曲線圖。

圖5本發(fā)明的步驟6中不同存活率下隨機(jī)載荷分散性與渦輪盤壽命之間的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

在常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法不能較好地描述工程中渦輪盤客觀存在的循環(huán)載荷的平均應(yīng)力較大，渦輪盤材料在高溫、高平均應(yīng)力發(fā)生棘輪行為的工作特點(diǎn)。因此，考慮渦輪盤損傷累積的塑性應(yīng)變累積行為，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型可以更好地描述渦輪盤在高溫高應(yīng)力水平下的疲勞失效過程，提高渦輪盤疲勞壽命預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。傳統(tǒng)確定性疲勞壽命預(yù)測(cè)方法將載荷、材料的性能指標(biāo)、零件的幾何尺寸等數(shù)據(jù)視作確定值，但實(shí)際上這些因素都具有明顯的、不可忽略的隨機(jī)特性，其力學(xué)性能和疲勞壽命也具有不確定性。采用傳統(tǒng)確定性方法對(duì)渦輪盤疲勞壽命預(yù)測(cè)時(shí)，往往對(duì)其壽命進(jìn)行綜合優(yōu)化，常采用壽命儲(chǔ)備系數(shù)等方法修正，無法給出定量的壽命及可靠度等指標(biāo)。因此傳統(tǒng)的確定性壽命預(yù)測(cè)方法在輪盤的壽命預(yù)測(cè)中具有較大的局限性，不適合對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤進(jìn)行面向全壽命周期的概率壽命預(yù)測(cè)與可靠性分析。現(xiàn)有確定性疲勞壽命預(yù)測(cè)方法朝著基于概率統(tǒng)計(jì)的不確定性疲勞壽命預(yù)測(cè)方向發(fā)展。對(duì)于具有顯著“高可靠”特征的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合隨機(jī)載荷作用下渦輪盤的失效機(jī)理、失效起因和不確定性分析，需要研究一種基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)的方法，以對(duì)其進(jìn)行可靠定壽。

基于上述問題及分析，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種隨機(jī)載荷作用下渦輪盤結(jié)構(gòu)的概率疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，具體流程如圖2所示，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)特征，施加載荷及邊界條件，通過有限元分析方法獲得渦輪盤各工作狀態(tài)下危險(xiǎn)部位的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)；

本步驟中，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤結(jié)構(gòu)特征，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤進(jìn)行有限元分析。為保證網(wǎng)格劃分質(zhì)量且高效地計(jì)算，取渦輪盤結(jié)構(gòu)的1/90扇區(qū)，并忽略螺栓孔特征，重點(diǎn)分析榫槽部位的應(yīng)力、應(yīng)變分布；某型渦輪盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化與網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖1所示。渦輪盤的載荷譜取決于工作狀態(tài)及飛行任務(wù)，主要由三個(gè)工作狀態(tài)組成任務(wù)循環(huán)。渦輪盤使用750h的轉(zhuǎn)速譜及循環(huán)次數(shù)如表1所示。

表1渦輪盤使用750h的轉(zhuǎn)速譜及循環(huán)次數(shù)

對(duì)渦輪盤離心載荷和溫度載荷，對(duì)渦輪盤1/90扇區(qū)有限元分析時(shí)，首先在渦輪盤有限元模型中添加一個(gè)圓柱坐標(biāo)系，根據(jù)對(duì)稱循環(huán)理論，對(duì)扇形輪盤的兩個(gè)側(cè)面施加對(duì)稱循環(huán)約束；對(duì)扇形盤螺栓孔的端面施加周向位移約束和軸向位移約束。該渦輪盤1/90扇形區(qū)榫槽部位的最大等效應(yīng)力、最大等效應(yīng)變?nèi)绫?所示。

表2渦輪盤危險(xiǎn)部位最大等效應(yīng)力應(yīng)變

步驟2：根據(jù)步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力水平，運(yùn)用平均應(yīng)力修正的等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率之間的函數(shù)關(guān)系，得到渦輪盤各工況下的平均棘輪應(yīng)變速率；運(yùn)用塑性應(yīng)變計(jì)算公式，得到渦輪盤各工況下的塑性應(yīng)變范圍。

本步驟中，由于在同一工作狀態(tài)下，該渦輪盤榫槽部位的應(yīng)力應(yīng)變比螺栓孔處的大，因此，以榫槽作為危險(xiǎn)部位對(duì)該渦輪盤進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)。

基于延性耗散理論，建立綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型：

其中，c與α為材料參數(shù)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合獲得；r為應(yīng)力比；δεin為非彈性應(yīng)變范圍；為平均棘輪應(yīng)變速率。

由于該渦輪盤的蠕變行為并不顯著，因此，非彈性應(yīng)變范圍可由通用塑性應(yīng)變范圍計(jì)算公式獲得：

其中，k′表示循環(huán)強(qiáng)度系數(shù)；n′表示循環(huán)應(yīng)變硬化系數(shù)；δεp表示塑性應(yīng)變范圍；δσ為應(yīng)力范圍。

平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值對(duì)棘輪應(yīng)變速率的影響，對(duì)具有循環(huán)硬化或者循環(huán)軟化特性的材料都適用。在棘輪行為的穩(wěn)態(tài)階段，平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值對(duì)平均棘輪應(yīng)變速率影響顯著。將平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值修正為等效應(yīng)力幅值σar，通過擬合材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率之間的函數(shù)關(guān)系。

morrow模型的表達(dá)式為：

其中，σar為應(yīng)力幅值；σm為平均應(yīng)力；σf′為疲勞強(qiáng)度系數(shù)。

假設(shè)等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率的函數(shù)關(guān)系如下所示：

其中，a與b為材料參數(shù)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合獲得。

morrow等效應(yīng)力幅值與平均棘輪應(yīng)變速率關(guān)系如圖3所示。

步驟3：根據(jù)步驟2得到的輪盤平均棘輪應(yīng)變速率、塑性應(yīng)變范圍，以及步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力比，通過基于延性耗散理論，綜合考慮平均應(yīng)力與棘輪效應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型，對(duì)渦輪盤各工況的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。

本實(shí)施例中，對(duì)該渦輪盤進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)時(shí)，其gh4169材料參數(shù)如表3所示。

表3gh4169合金材料參數(shù)

將表3中材料參數(shù)應(yīng)用于步驟2式中，計(jì)算可得該渦輪盤各典型工況下的疲勞壽命如表4所示。

表4渦輪盤各典型工況下疲勞壽命預(yù)測(cè)

對(duì)于表4所示的渦輪盤疲勞壽命，只是50％存活率下的理論計(jì)算值，考慮材料疲勞特性與循環(huán)載荷等不確定因素的渦輪盤概率壽命預(yù)測(cè)及可靠性分析是有必要的。

步驟4：運(yùn)用gh4169合金的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制p-s-n曲線；結(jié)合步驟1所得渦輪盤各工況下的應(yīng)力，給出渦輪盤典型工況下的p-s-n曲線參數(shù)，并繪制p-s-n曲線。

本實(shí)施例中，gh4169合金的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)包含平均應(yīng)力，因此繪制該渦輪盤典型工況p-s-n曲線的方法如下所示：

(1)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的應(yīng)力統(tǒng)一修正為morrow等效應(yīng)力幅值；

(2)將疲勞試驗(yàn)中的壽命數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)；

(3)計(jì)算各應(yīng)力水平下對(duì)數(shù)疲勞壽命logn的均值與標(biāo)準(zhǔn)差；

(4)擬合各存活率下的gh4169合金s-n曲線函數(shù)的材料參數(shù)。

其中，疲勞壽命的均值由表4中數(shù)據(jù)擬合的曲線的值來表示，擬合公式為：

式中，材料參數(shù)a'和b'通過擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，且b'在存活率下的s-n曲線材料參數(shù)不變。

疲勞壽命取對(duì)數(shù)后的標(biāo)準(zhǔn)差σlogn為一個(gè)常數(shù)，由疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)lognf與均值疲勞壽命取對(duì)數(shù)的值相減所得的差值，通過統(tǒng)計(jì)分析獲得該差值的標(biāo)準(zhǔn)差即為材料對(duì)數(shù)疲勞壽命的標(biāo)準(zhǔn)差σlogn＝0.44。

由以上方法，各工作狀態(tài)下輪盤的最大應(yīng)力取有限元分析結(jié)果的0.9倍至1.1倍，繪制獲得渦輪盤典型工況下p-s-n曲線如圖4所示。由步驟3的計(jì)算結(jié)果可知，“巡航-最大-巡航”工況對(duì)渦輪盤不造成損傷，因此僅繪制“起動(dòng)-最大-起動(dòng)”、“慢車-最大-慢車”兩種工況下的p-s-n曲線，兩種典型工況下不同存活率s-n曲線的參數(shù)分別如表5和表6所示。

表5“起動(dòng)-最大-起動(dòng)”工況下p-s-n曲線參數(shù)

表6“慢車-最大-慢車”工況下p-s-n曲線參數(shù)

步驟5：根根據(jù)步驟4得到的渦輪盤典型工況下的p-s-n曲線參數(shù)，運(yùn)用線性累積損傷理論，得到隨機(jī)載荷作用下的渦輪盤疲勞累積損傷及概率疲勞壽命。

本實(shí)施例中，以該渦輪盤最大轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)為例，榫槽部位的隨機(jī)應(yīng)力為x，假設(shè)服從正態(tài)分布：

x:(μ,σx)(6)

其中，μ為隨機(jī)應(yīng)力的均值，其值為有限元分析的應(yīng)力結(jié)果；σx為隨機(jī)應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)差。

則隨機(jī)載荷x的概率分布密度函數(shù)為：

“起動(dòng)-最大-起動(dòng)”工況下的渦輪盤疲勞壽命nx為:

假設(shè)該渦輪盤在載荷作用下循環(huán)n周次后，則每一應(yīng)力水平x作用的次數(shù)為nf(x)，根據(jù)miner法則，某一應(yīng)力水平對(duì)輪盤造成的疲勞損傷dx為：

該渦輪盤在隨機(jī)載荷作用下循環(huán)n周次后產(chǎn)生的總損傷dn為：

由于缺乏轉(zhuǎn)速、幾何尺寸、溫度等數(shù)據(jù)的概率分布數(shù)據(jù)，因此無法獲取渦輪盤承受載荷的分散性的大小，即榫槽部位應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)差。變異系數(shù)cv為標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值：

變異系數(shù)的大小，反映了榫槽部位隨機(jī)應(yīng)力的離散程度，本實(shí)施例取變異系數(shù)cv反映該渦輪盤在各典型工況下的承受載荷的離散程度。

當(dāng)渦輪盤的疲勞累積損傷值達(dá)到1時(shí)，發(fā)生疲勞破壞，其疲勞壽命nf為：

式(8)中材料參數(shù)取不同存活率下的值時(shí)，可獲得渦輪盤在隨機(jī)載荷作用下的概率疲勞壽命。應(yīng)用該渦輪盤典型工況的p-s-n曲線時(shí)，縱坐標(biāo)為等效應(yīng)力幅值σar，針對(duì)此，用式(5)計(jì)算所得渦輪盤的疲勞壽命代替式(8)的計(jì)算結(jié)果，代入渦輪盤兩種典型工況p-s-n曲線不同存活率下的材料參數(shù)，即可獲得該渦輪盤在隨機(jī)載荷作用下不同可靠度的概率疲勞壽命。

取cv的值為0至0.05，間隔為0.005，共11個(gè)不同的變異系數(shù)值來表征該渦輪盤隨機(jī)載荷的分散性大小。該渦輪盤在不同存活率、不同變異系數(shù)值情況下的疲勞壽命如表7和表8所示。

表7渦輪盤“起動(dòng)-最大-起動(dòng)”工況下概率疲勞壽命

表8渦輪盤“慢車-最大-慢車”工況下概率疲勞壽命

綜合考慮材料疲勞特性和承受載荷兩方面的隨機(jī)性，根據(jù)表7和表8兩種典型工況下的渦輪盤疲勞壽命，基于線性累積損傷理論，得到其小時(shí)壽命如表9所示。

表9渦輪盤概率小時(shí)壽命

步驟6：通過不同載荷分散性下的渦輪盤疲勞壽命，分析得到不同存活率下隨機(jī)載荷分散性與渦輪盤壽命之間的關(guān)系。

本步驟中，由表9可知，隨著載荷分散性的增大，渦輪盤的壽命明顯下降。從設(shè)計(jì)者的角度來考慮，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減小各種隨機(jī)因素的影響以減小載荷的隨機(jī)性，可有效提高渦輪盤的使用壽命和可靠度。假設(shè)該渦輪盤承受載荷的均值不變，用變異系數(shù)來表征所承受載荷的分散性，假設(shè)渦輪盤的壽命與載荷分散性的關(guān)系如下：

h＝h0+a(cv)^b(13)

式中，h為渦輪盤小時(shí)壽命；h0為恒幅載荷時(shí)渦輪盤小時(shí)壽命，即沒有隨機(jī)載荷引入額外的疲勞損傷；a與b為擬合參數(shù)，a(cv)^b表征隨機(jī)載荷引入的額外損傷對(duì)輪盤壽命的減小值。

擬合效果如圖5所示，不同可靠度下的參數(shù)如表10所示。

表10渦輪盤壽命與載荷分散性曲線參數(shù)

通過本實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的方法能顯著地縮短航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤設(shè)計(jì)周期，降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤開發(fā)的費(fèi)用，由于能綜合考慮渦輪盤的工作特點(diǎn)及材料載荷的分散性，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)或進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，因此能顯著地提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤的壽命可靠性。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。