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龙图腾网获悉西安陕鼓动力股份有限公司申请的专利一种离心叶轮强度安全系数的获取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：CN113901693B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15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：202111216964.6，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种离心叶轮强度安全系数的获取方法是由赵鹏;申振;张利民;张武帅;陈光;周亚锋;祁周会;朱宝侠;张胜利;张小龙;乔社宁;尹鹏宇;刘妮设计研发完成，并于2021-10-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种离心叶轮强度安全系数的获取方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种离心叶轮强度安全系数的获取方法，解决了现有计算方法在进行计算时求解器反复迭代，耗时长，占用计算资源多，不能快速获知叶轮强度的安全性，影响叶轮设计效率的问题。本发明通过步骤1建立叶轮弹塑性有限元计算模型；步骤2统计分析塑性应变极限值；步骤3建立塑性应变与弹性应力的关系；步骤4计算叶轮弹性应力极限值σlim；步骤5叶轮弹性应力计算；步骤6计算安全系数n；步骤7将安全系数n与预设值进行比对，最终获知叶轮的安全性。本发明将叶轮强度弹性和弹塑性两种有限元计算方法合并为一类计算方法，有效解决了弹塑性有限元法耗时长，占用计算资源多的问题，从而提高了叶轮的设计效率。

本发明授权一种离心叶轮强度安全系数的获取方法在权利要求书中公布了：1.一种离心叶轮强度安全系数的获取方法，其特征在于，包括以下步骤： 1建立叶轮弹塑性有限元计算模型 1.1在三维CAD软件中建立叶轮三维模型，模型包含叶片与轮盘、轮盖连接处的倒角，然后将叶轮三维模型导入有限元分析软件； 1.2设置叶轮材料的弹塑性参数，包括密度、泊松比、弹性模量、屈服强度、应力应变关系，应力应变关系采用双线性随动强化模型，设定切线模量为E1； 1.3考虑离心力作用，对叶轮施加绕旋转轴的工作转速ω； 1.4设置叶轮轴孔径向自由，周向和轴向固定； 1.5设置合理网格尺寸将叶轮划分为10节点四面体单元；其中，叶轮总体网格尺寸为叶片厚度值，所有叶片表面网格尺寸为厚度值的一半，叶片与轮盘、轮盖连接处的过渡圆角至少分3排单元； 1.6设置弹塑性非线性求解参数，包括求解器类型、时间步长、收敛准则，开启大变形功能； 1.7设置结果输出塑性应变后进行求解，得到塑性应变值； 2统计分析塑性应变极限值 2.1按照步骤1.1至步骤1.7进行叶轮弹塑性计算，分别对1.1ω～2.0ω多个转速进行弹塑性计算，转速间隔取0.1ω，处理计算结果得到叶轮的最大塑性应变值，拟合数据绘制最大塑性应变值与转速的关系曲线；ω为叶轮的转速； 2.2根据叶轮最大塑性应变与转速的关系曲线，确定此类离心叶轮塑性应变极限值εp； 所述塑性应变极限值εp取0.01～0.015； 3建立塑性应变与弹性应力的关系 利用Neuber公式1，在已知局部塑性应力应变时，将局部应力应变转换到弹性应力应变，转换关系如下： 将公式2、3代入公式1中，得 其中，Kt为弹性应力集中系数，Kσ为应力集中系数，Kε为应变集中系数，σ为局部应力，σnom为弹性名义应力，ε为局部总应变，εnom为名义应变，E为弹性模量； 4计算叶轮弹性应力极限值σlim 局部应力根据公式7计算， σ＝σs+E1·εp7 根据公式6和7，可得弹性应力极限值： 其中： σs为屈服强度； E为弹性模量； E1为切线模量； εp为步骤2.2确定的塑性应变极限值； Kt为弹性应力集中系数；所述弹性应力集中系数Kt取0.95～1.05； εe为弹性应变； 5叶轮弹性应力计算 5.1在三维CAD软件中建立叶轮三维模型，模型包含叶片与轮盘、轮盖连接处的倒角，然后将模型导入有限元分析软件； 5.2设置叶轮材料的弹性参数，包括密度、泊松比、弹性模量； 5.3仅考虑离心力作用，在叶轮弹塑性模型中添加叶轮绕旋转轴的最大转速ωmax； 5.4要求叶轮轴孔径向自由，周向和轴向固定约束； 5.5设置合理网格尺寸将叶轮划分为四面体单元； 所述设置合理网格类型是将叶轮划分为10节点四面体单元； 5.6设置求解器类型，结果输出冯米塞斯应力，求解计算后得到最大冯米塞斯应力σmises及其位置； 6计算安全系数n 其中： σlim为步骤4得到的叶轮弹性应力极限值； σmises为步骤5得到的叶轮冯米塞斯应力最大值； 7若安全系数n大于预设值，则叶轮强度满足设计要求；若安全系数n小于预设值，则叶轮强度不满足设计要求，对叶轮结构需做优化改进，改进后再返回步骤5，直至安全系数n大于预设值。

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