本發(fā)明涉及瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算分析，特別地，涉及一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法及系統(tǒng)、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命消耗檢測(cè)技術(shù)處于非常重要的地位，其主要目的是實(shí)時(shí)確定零部件的壽命消耗和剩余壽命，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)零部件壽命消耗數(shù)據(jù)的管理，保證在役發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全。而承壓機(jī)匣作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要承力部件，其所承載的瞬態(tài)應(yīng)力對(duì)于壽命消耗而言至關(guān)重要，為了快捷且精準(zhǔn)計(jì)算出承壓機(jī)匣的壽命消耗和剩余壽命，需要一套應(yīng)力分析的快速算法。

2、現(xiàn)有的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算通常采用有限元計(jì)算分析法，如圖1所示，其主要包括以下幾個(gè)步驟：

3、1)通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際飛行譜進(jìn)行簡(jiǎn)化，獲得典型的飛行任務(wù)譜剖面及慣性載荷參數(shù)；

4、2)結(jié)合典型飛行任務(wù)剖面完成總體性能參數(shù)計(jì)算；

5、3)結(jié)合慣性載荷參數(shù)進(jìn)行瞬態(tài)安裝面慣性載荷計(jì)算；

6、4)結(jié)合總體性能參數(shù)完成各部件性能參數(shù)計(jì)算；

7、5)結(jié)合部件性能參數(shù)完成瞬態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算、瞬態(tài)壓力計(jì)算；

8、6)結(jié)合部件性能參數(shù)和瞬態(tài)壓力計(jì)算結(jié)果完成瞬態(tài)安裝面氣動(dòng)載荷計(jì)算；

9、7)結(jié)合書瞬態(tài)慣性載荷、瞬態(tài)溫度載荷、瞬態(tài)壓力、瞬態(tài)安裝面氣動(dòng)載荷完成瞬態(tài)應(yīng)力分析。

10、由于現(xiàn)有的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法需對(duì)飛行任務(wù)譜進(jìn)行簡(jiǎn)化來(lái)得到的典型任務(wù)譜，因此省去了部分次循環(huán)的瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，不能完全體現(xiàn)真實(shí)瞬態(tài)應(yīng)力歷程。而且，其瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算過(guò)程極其復(fù)雜，需先開(kāi)展總體性能參數(shù)計(jì)算、部件性能參數(shù)計(jì)算、瞬態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算、瞬態(tài)氣動(dòng)載荷計(jì)算、瞬態(tài)慣性載荷計(jì)算，最終開(kāi)展瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算，工作量極大。另外，瞬態(tài)應(yīng)力分析前需要進(jìn)行各種載荷分析，且部分分析過(guò)程無(wú)法并行開(kāi)展，從任務(wù)下達(dá)到獲取瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果往往耗時(shí)幾個(gè)月時(shí)間，瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法及系統(tǒng)、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，可以完全體現(xiàn)真實(shí)瞬態(tài)應(yīng)力歷程，并大大簡(jiǎn)化了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算的工作流程及工作量，同時(shí)極大地縮短了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算時(shí)間。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，包括以下內(nèi)容：

3、對(duì)承壓機(jī)匣的工作載荷開(kāi)展獨(dú)立性分析，判斷不同工作載荷之間是否存在相關(guān)影響，將工作載荷劃分成多個(gè)獨(dú)立載荷；

4、確定每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)；

5、基于每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)對(duì)承壓機(jī)匣開(kāi)展獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析，擬合得到不同擬合參數(shù)與對(duì)應(yīng)承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，并基于不同擬合參數(shù)與對(duì)應(yīng)承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行求和，得到所有擬合參數(shù)與承壓機(jī)匣等效應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系；

6、獲取飛行任務(wù)譜中的瞬態(tài)參數(shù)，并結(jié)合所有擬合參數(shù)與承壓機(jī)匣等效應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到承壓機(jī)匣的瞬態(tài)應(yīng)力。

7、進(jìn)一步地，獨(dú)立載荷包括溫度載荷、氣體載荷、航向慣性載荷、橫向慣性載荷、垂向慣性載荷、俯仰陀螺載荷和偏航陀螺載荷。

8、進(jìn)一步地，溫度載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度，氣體載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力和壓氣機(jī)出口壓力，航向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)航向慣性載荷系數(shù)，橫向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)橫向慣性載荷系數(shù)，垂向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)垂向慣性載荷系數(shù)，俯仰陀螺載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為飛機(jī)俯仰角速度，偏航陀螺載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為飛機(jī)偏航角速度。

9、進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度與溫度載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

10、

11、其中，σt表示溫度載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力，a1、a2和a3均為常量。

12、進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力和壓氣機(jī)出口壓力與氣體載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

13、

14、其中，σp表示氣體載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力，b1和b2為常量，p3表示壓氣機(jī)出口壓力，p1表示發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口壓力。

15、進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)航向慣性載荷系數(shù)與航向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

16、

17、其中，表示航向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力，c1為常量，nx表示發(fā)動(dòng)機(jī)航向慣性載荷系數(shù)。

18、進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)橫向慣性載荷系數(shù)與橫向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

19、

20、其中，表示橫向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力，d1為常量，ny表示發(fā)動(dòng)機(jī)橫向慣性載荷系數(shù)。

21、另外，本發(fā)明還提供一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算系統(tǒng)，采用如上所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，包括：

22、獨(dú)立載荷劃分模塊，用于對(duì)承壓機(jī)匣的工作載荷開(kāi)展獨(dú)立性分析，判斷不同工作載荷之間是否存在相關(guān)影響，將工作載荷劃分成多個(gè)獨(dú)立載荷；

23、擬合參數(shù)確定模塊，用于確定每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)；

24、函數(shù)關(guān)系擬合模塊，用于基于每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)對(duì)承壓機(jī)匣開(kāi)展獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析，擬合得到不同擬合參數(shù)與對(duì)應(yīng)承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系；

25、瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算模塊，用于獲取飛行任務(wù)譜中的瞬態(tài)參數(shù)，并結(jié)合所有擬合參數(shù)與承壓機(jī)匣等效應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到承壓機(jī)匣的瞬態(tài)應(yīng)力。

26、另外，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器通過(guò)調(diào)用所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行如上所述的方法的步驟。

27、另外，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)進(jìn)行承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如上所述的方法的步驟。

28、本發(fā)明具有以下有益效果：

29、本發(fā)明的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，通過(guò)先對(duì)承壓機(jī)匣的工作載荷開(kāi)展獨(dú)立性分析，將工作載荷劃分為多個(gè)不存在相互影響的獨(dú)立載荷，再確定每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)，以便于基于擬合參數(shù)開(kāi)展獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析，并根據(jù)獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析結(jié)果擬合得到不同擬合參數(shù)與對(duì)應(yīng)承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，從而獲得所有擬合參數(shù)與承壓機(jī)匣等效應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，最后獲取飛行任務(wù)譜中的瞬態(tài)參數(shù)即可計(jì)算得到承壓機(jī)匣的瞬態(tài)應(yīng)力，整個(gè)計(jì)算過(guò)程不需要對(duì)飛行任務(wù)譜進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到的瞬態(tài)應(yīng)力更全面，可以完全體現(xiàn)真實(shí)瞬態(tài)應(yīng)力歷程，并采用擬合公式計(jì)算瞬態(tài)應(yīng)力，大大簡(jiǎn)化了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算的工作流程及工作量，同時(shí)極大地縮短了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算時(shí)間。

30、另外，本發(fā)明的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算系統(tǒng)同樣具有上述優(yōu)點(diǎn)。

31、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容：

2.如權(quán)利要求1所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，獨(dú)立載荷包括溫度載荷、氣體載荷、航向慣性載荷、橫向慣性載荷、垂向慣性載荷、俯仰陀螺載荷和偏航陀螺載荷。

3.如權(quán)利要求2所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，溫度載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度，氣體載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力和壓氣機(jī)出口壓力，航向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)航向慣性載荷系數(shù)，橫向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)橫向慣性載荷系數(shù)，垂向慣性載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)垂向慣性載荷系數(shù)，俯仰陀螺載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為飛機(jī)俯仰角速度，偏航陀螺載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)為飛機(jī)偏航角速度。

4.如權(quán)利要求3所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度與溫度載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

5.如權(quán)利要求3所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力和壓氣機(jī)出口壓力與氣體載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

6.如權(quán)利要求3所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)航向慣性載荷系數(shù)與航向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

7.如權(quán)利要求3所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)橫向慣性載荷系數(shù)與橫向慣性載荷下的承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系為：

8.一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算系統(tǒng)，采用如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器通過(guò)調(diào)用所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)進(jìn)行承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種承壓機(jī)匣瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算方法及系統(tǒng)、電子設(shè)備、存儲(chǔ)介質(zhì)，其先將工作載荷劃分為多個(gè)不存在相互影響的獨(dú)立載荷，再確定每個(gè)獨(dú)立載荷對(duì)應(yīng)的擬合參數(shù)，以便于基于擬合參數(shù)開(kāi)展獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析，并根據(jù)獨(dú)立載荷下的應(yīng)力分析結(jié)果擬合得到不同擬合參數(shù)與對(duì)應(yīng)承壓機(jī)匣應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，從而獲得所有擬合參數(shù)與承壓機(jī)匣等效應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，最后獲取飛行任務(wù)譜中的瞬態(tài)參數(shù)即可計(jì)算得到承壓機(jī)匣的瞬態(tài)應(yīng)力，整個(gè)計(jì)算過(guò)程不需要對(duì)飛行任務(wù)譜進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到的瞬態(tài)應(yīng)力更全面，可以完全體現(xiàn)真實(shí)瞬態(tài)應(yīng)力歷程，并采用擬合公式計(jì)算瞬態(tài)應(yīng)力，大大簡(jiǎn)化了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算的工作流程及工作量，同時(shí)極大地縮短了瞬態(tài)應(yīng)力計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：章勝,李堅(jiān),熊望驕,羅鵬,張如剛,于明,艾興
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19