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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种涡轮盘辐板倒圆部位的多轴蠕变‑疲劳模拟件设计方法。该设计方法的步骤包括真实涡轮盘有限元模拟、模拟件基本形状设计、模拟件尺寸调整、模拟件材料取样方向设计、模拟件夹持段过渡段设计、蠕变‑疲劳载荷设计等步骤。该模拟件包括考核段、过渡段、夹持段组成。其中考核段的基本形状为两面带长圆形槽的板，过渡段的基本形状为椭圆形通孔，夹持段的基本形状为平板。本发明基于临界距离理论与损伤理论，保证模拟件各方向的损伤参量的分布与真实构件考核段一致，模拟了真实涡轮盘辐板倒圆部位的径向应力、周向应力的分布特征，保证模拟件的寿命与考核部位一致。同时，保证了试验中模拟件在考核段发生破坏，而不会从其他部位破坏。

主权项：1.一种涡轮盘辐板倒圆部位的多轴蠕变-疲劳模拟件设计方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）真实构件的三维建模与应力和应变场模拟：建立真实构件的三维几何模型，利用有限元软件，开展静强度分析，获取涡轮盘服役温度与载荷下应力和应变场的分布；（2）基于几何相似的原则，设计模拟件的基本形状：模拟件的基本形状为十字形试验件，由考核段（A）、过渡段（B）和夹持段（C）组成；其中，所述考核段（A）的基本形状为两面带长圆形槽（A-A）的板，所述过渡段（B）的基本形状为椭圆形通孔（B-A），所述夹持段（C）的基本形状为平板；（3）基于损伤参量分布一致的原则，以周向应力、径向应力作为损伤参量，调整模拟件考核段（A）的几何尺寸，使在临界距离范围内，考核段（A）的x方向应力分布与真实构件危险部位周向应力分布一致，考核段（A）的y方向应力分布与真实构件危险部位径向应力分布一致，包括：①确定真实构件危险点的等效应力梯度最大方向为考核方向，获取该方向的等效应力、周向应力和径向应力分布，分别记作、、，其中，r为到危险点的距离；②根据等效应力分布，确定临界距离，临界距离采用如下方程组确定： （1其中，L为临界距离，R为应力比，为r=L处的等效应力，由已经获得的等效应力分布来确定；、分别为r=L处的应力范围、平均应力；、b、A、B均为材料参数；③调整模拟件的几何尺寸，使得在临界距离范围内，所述考核段（A）x方向应力分布与真实构件危险部位周向应力分布一致，考核段（A）的y方向应力分布与真实构件危险部位径向应力分布一致；（4）调整所述过渡段（B）几何尺寸，保证过渡段（B）的最大等效应力小于考核段（A）的最大等效应力；（5）重复所述步骤（3）和步骤（4）直到所述考核段（A）、过渡段（B）的应力分布分别满足所述步骤（3）和步骤（4）的要求；（6）基于材料一致性的原则，设计模拟件的材料、取样方向与真实构件危险部位一致；（7）设计模拟件的蠕变-疲劳载荷，使模拟件的每个循环中疲劳损伤量、蠕变损伤量与真实构件经历的损伤一致。

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