中国航发湖南动力机械研究所艾兴获国家专利权
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龙图腾网获悉中国航发湖南动力机械研究所申请的专利基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算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:CN115758821B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01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:202211425427.7,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算方法是由艾兴;王阁;程昊;余嘉伟;章胜;于明;米栋;李坚;宋双文;梅庆设计研发完成,并于2022-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算方法在说明书摘要公布了:本申请提供了一种基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算方法,所述方法包括步骤:模型输入、分析步设置、载荷计算、温度场处理、APDL命令流文件生成、三维瞬态应力计算。本申请的目的在于建立一种基于瞬态时间历程的航空发动机叶片轮盘三维应力计算方法,通过对航空发动机整个工作循环下轮盘叶片的各个瞬态点温度场、转速数据进行处理,在ANSYS有限元软件中进行多分析步快速载荷施加及三维温度场插值,提高了工作效率,减少了低层次质量问题;通过快速迭代计算得到叶片轮盘在工作循环下的三维瞬态应力,应力分析结果更加精确,从而有效提高航空发动机叶片轮盘设计的可靠性。
本发明授权基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算方法在权利要求书中公布了:1.一种基于瞬态时间历程的发动机叶片、轮盘三维应力计算方法,其特征在于,包括步骤: 模型输入:在ANSYS有限元软件中对叶片轮盘模型进行网格划分,划分网格数量记为N1,用于温度场插值,作为整个计算过程的分析模型; 分析步设置:在发动机在一个工作循环下包含的各个状态及状态转换之间设置瞬态时间点,在各个瞬态时间点设置分析步施加载荷及温度场,分析步数记为n; 载荷计算:根据飞行状态数据计算出所设置分析步对应的转速及离心力,分别记为r*和p*作为各瞬态时间点载荷输入,其中*为对应的分析步编号,所述飞行状态数据包括发动机在一个工作循环下各状态对应的温度和转速; 温度场处理:计算各个瞬态时间点的瞬态温度场,并对温度场进行处理,得到可读入ANSYS有限元对应格式的文件,作为各瞬态时间点的温度场输入,提取温度场中的坐标数据和温度数据,用于温度场插值; APDL命令流文件生成:通过MATLAB编写程序自动读入各分析步约束条件和载荷,生成ANSYS可读入的包含各分析步载荷信息的APDL命令流文件,生成ANSYS可读入的包含各分析步载荷信息的APDL命令流文件时,先给定一个APDL命令流文件模板,包括网格数量、材料属性、约束条件、载荷、计算、输出信息,当读取不同分析步中的数据时,对命令流文件进行修改,其中包括读取所述转速r*和离心力p*、读取坐标数据文件LOC*.txt和温度数据文件TEMP*.txt,与所述网格数量N1关联进行温度场插值,最后生成包含各分析步载荷信息的命令流文件CAL*.txt; 三维瞬态应力计算:调用所述APDL命令流文件,在ANSYS有限元软件逐步快速计算叶片轮盘在各分析步下的三维瞬态应力,并输出工作循环各时间历程下的三维瞬态应力结果,计算叶片轮盘在各分析步下的三维瞬态应力时,瞬态分析动力响应方程采用直接积分法,积分方案为Newmark时间积分,该直接积分法在每个瞬态时间点求解一组联立的静态方程: 式中,αm,αf为时间积分参数,通过上述处理在ANSYS有限元中批量计算各个瞬态时间点下叶片轮盘三维瞬态应力,得到整个典型任务谱下不同时间历程下的三维应力变化,获得各个状态转换间的三维瞬态应力。
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