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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种单晶涡轮叶片下缘板倒角部位低周疲劳模拟件设计方法，步骤为：1针对叶片下缘板倒角部位，提取形状、尺寸特征参数；2在保证危险部位几何相同的条件下，初步设计模拟件形状；3使得模拟件危险部位与真实叶片下缘板倒角部位典型位置沿危险路径方向的最大Schmid应力幅值大小在临界距离范围内保持一致；4基于有限元仿真确定模拟件考核段与夹持段的偏心距离；5模拟件加工工艺与真实涡轮叶片相同，其微观组织应与考核部位尽量保持一致，考虑到叶片第二晶向不确定性的影响，模拟件应涵盖至少6种不同第二晶向；6涡轮叶片外表面通常带有涂层，模拟件外表面需要采用相同工艺喷涂相同牌号涂层。

主权项：1.一种单晶涡轮叶片下缘板倒角部位低周疲劳模拟件设计方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤（1）：针对叶片下缘板倒角部位提取形状、尺寸特征参数，获取涡轮叶片下缘板倒角部位的几何模型；为研究叶片下缘板的不同倒角大小对涡轮叶片疲劳强度的影响，对四种不同半径的倒角进行研究，所述倒角的半径R分别选为1mm、2mm、3mm、4mm，所述倒角分别与叶身及榫头相切；步骤（2）：根据需要研究的倒角大小，在保证考核部位与模拟件考核段几何相同的情况，设计出初步的模拟件形状，获取涡轮叶片下缘板倒角部位的工况条件以及所述工况条件下的材料性能参数；所述工况条件包括涡轮叶片工作的温度、受到的离心载荷和气动载荷；所述材料性能参数包括涡轮叶片材料的密度、在工作温度下的弹性模量、泊松比、膨胀系数和疲劳本构参数；步骤（3）：依据步骤（1）的所述几何模型和步骤（2）所述的工况条件以及材料性能参数，建立涡轮叶片倒角部位的有限元分析模型，通过调整、优化模拟件的部分尺寸参数，使得模拟件危险部位与真实叶片下缘板倒角部位典型位置沿危险路径方向的最大Schmid应力幅值大小在临界距离范围内保持一致；步骤（4）：基于步骤（3）中确定的模拟件的几何结构和尺寸参数，考虑到下缘板截面存在非均匀应力场，需要提供附加弯矩，基于有限元分析确定模拟件考核段与夹持段的偏心距离，使得模拟件反映真实叶片下缘板倒角部位的非均匀应力场；步骤（5）：在步骤（4）中确定模拟件的几何结构及夹持状态后，模拟件加工工艺与真实涡轮叶片保持相同，其微观组织与考核部位尽量保持一致，考虑到叶片第二晶向不确定性的影响，模拟件涵盖至少6种不同第二晶向；步骤（6）：模拟件外表面采用与涡轮叶片相同的工艺喷涂相同牌号的涂层，还原真实叶片下缘板倒角部位的情况；所述模拟件设计是通过涡轮叶片下缘板倒角部位尺寸确定模拟件的基本尺寸，通过对不同倒角的大小和形状的模拟件模型进行有限元分析确定模拟件最终的形状。

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