本发明专利技术提供了一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法，按均方根法计算出关注部位的均方根值，将关注部位的最大弹性应力值除以均方根值，获取应力缩放系数，再将关注部位的应力值差除以缩放系数，使带入Goodman直线模型的最大弹性应力值不超过材料的拉伸强度值，再通过Goodman直线模型迭代求出缩放脉动应力值，最后将缩放脉动应力值乘以缩放系数，获取实际脉动应力值。本发明专利技术解决了当关注部位存在应力集中且最大弹性应力值σmax超过材料的拉伸强度σb值时，Goodman直线模型不再适用于将试验应力循环转换为脉动应力循环，若使用goodman直线模型求解脉动应力值会出现折算出的脉动应力值大于最大弹性应力值σmax的极不合理的问题。合理的问题。合理的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法
[0001]本专利技术涉及一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法，属于航空发动机结构强度有限元仿真计算领域，具体涉及一种超过强度极限时低循环试验应力向脉动应力转化的方法。
技术介绍
[0002]在进行航空发动机轮盘低循环疲劳试验载荷谱设计时，理想情况下的转速循环应是0r/min
‑
峰值转速
‑
0r/min，试验中受限于试验器的控制能力，谷值转速无法卸载至零。实际试验中谷值转速一般取峰值转速循环的5％，实际试验时转速循环谱则为5％峰值转速
‑
峰值转速
‑
5％峰值转速，导致试验循环的应力比不为零。后续求试验载荷系数时，为保证试验状态与发动机状态载荷水平相当，要求试验应力循环应为脉动循环(应力比为零)，因此根据Goodman直线模型将试验应力循环折算为标准脉动应力循环是十分必要且重要的一环。
[0003]目前，通过对轮盘结构进行有限元仿真计算，可得到峰值转速下轮盘关注部位对应试验转速下的最大弹性应力值σ
max
，但当关注部位存在应力集中且最大弹性应力值σ
max
超过材料的拉伸强度σ
b
值时，折算出的脉动应力值将大于最大弹性应力值σ
max
，这与实际情况不符，此时Goodman直线模型将不适用于折算脉动应力。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0006]本专利技术提供的一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法，根据网格大小，在应力下降趋势范围内选取多个网格区域并读出多个网格区域的应力均值，然后按均方根法计算出关注部位的均方根值，将关注部位的最大弹性应力值除以均方根值，获取应力缩放系数，再将关注部位的应力值差除以缩放系数，使带入Goodman直线模型的最大弹性应力值不超过材料的拉伸强度值，再通过Goodman直线模型迭代求出缩放脉动应力值，最后将缩放脉动应力值乘以缩放系数，获取实际脉动应力值。
[0007]具体包括以下步骤：
[0008]①
采用网格尺寸计算出谷值及峰值转速下的结构强度，获取关注部位的应力分布；
[0009]②
根据结构强度计算结果选取关注部位峰值转速下同一节点的最大弹性应力值σ
max
、谷值转速下的最小弹性应力值σ
min
及工作温度下对应的拉伸强度值σ
b
；
[0010]③
以最大弹性应力值σ
max
的节点为初始节点，以2倍网格大小尺寸a作为半径，选中此范围内的网格，读出应力均值X1；
[0011]④
根据关注部位的结构特征，选取特征区域应力由大至小变化趋势线上与最大弹
性应力值σ
max
节点距离4倍网格大小2a处为下一个中心，以2倍网格大小尺寸a作为半径，选中此范围内的网格，读出应力均值X2；
[0012]⑤
重复步骤
④
，继续往下读出(n
‑
2)个结构关注部位的应力均值X3、X4…
X
n
，；
[0013]⑥
将关注部位的应力均值X1、X2…
X
n
结合均方根法计算获取均方根值；
[0014]⑦
将关注部位的最大弹性应力值σ
max
与下降趋势线上的均方根值X
RMS
之比值定义为缩放系数K；
[0015]⑧
根据最大弹性应力值σ
max
、谷值转速下的最小弹性应力值σ
min
与缩放系数K，获取应力幅值σ
a
和平均应力值σ
m
；
[0016]⑨
根据goodman直线模型求得应力比R＝
‑
1时的疲劳极限值σ
‑1，再次根据goodman直线模型求出应力比为0时的缩放脉动应力值σ0；
[0017]⑩
将缩放脉动应力值乘以缩放系数K放大至原应力水平，获取实际脉动应力值σ'。
[0018]所述步骤
①
中，采用ansys workbench软件计算结构强度。
[0019]所述步骤
⑤
中，n根据结构关注部位应力下降趋势选取。
[0020]所述步骤
⑤
中，X
n
大于
[0021]所述步骤
⑥
中，均方根值的计算公式为：
[0022][0023]其中，X
RMS
为均方根值，N为观测次数，i为第i个观测次数，X
n
为第N个应为力均值。
[0024]所述步骤
⑦
中，缩放系数K的计算公式为：
[0025][0026]其中，X
RMS
为均方根值，σ
max
为关注部位的最大弹性应力值。
[0027]所述步骤
⑧
中，应力幅值计算公式为：
[0028][0029]平均应力值计算公式为：
[0030][0031]所述步骤
⑨
中，应力比R＝
‑
1时的疲劳极限值计算公式为：
[0032][0033]缩放脉动应力值计算公式为：
[0034][0035]所述步骤
⑩
中，实际脉动应力值计算公式为：
[0036][0037]本专利技术的有益效果在于：在试验脉动应力值计算过程中，提出一种在关注部位求得应力缩放系数K，按缩放系数K缩放弹性应力值求得缩放脉动应力后再等比例放大脉动应力的计算处理方法，以解决当关注部位存在应力集中且最大弹性应力值σ
max
超过材料的拉伸强度值σ
b
时，Goodman直线模型不再适用于将试验应力循环转换为脉动应力循环，若使用goodman直线模型求解脉动应力值会出现折算出的脉动应力值大于最大弹性应力值σ
max
的极不合理的问题。
附图说明
[0038]图1是谷值转速1000r/min下榫槽转接R处应力分布；
[0039]图2是峰值转速19080r/min下榫槽转接R处应力分布；
[0040]图3是应力均值X1区域应力分布；
[0041]图4是应力均值X2区域应力分布；
[0042]图5是应力均值X3区域应力分布；
[0043]图6是应力均值X4区域应力分布；
[0044]图7是应力均值X5区域应力分布；
[0045]图8是关注部位的区域中心总体位置图。
具体实施方式
[0046]下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0047]本专利技术通过的一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低循环试验应力向脉动应力转化的方法，其特征在于：根据网格大小，在应力下降趋势范围内选取多个网格区域并读出多个网格区域的应力均值，然后按均方根法计算出关注部位的均方根值，将关注部位的最大弹性应力值除以均方根值，获取应力缩放系数，再将关注部位的应力值差除以缩放系数，使带入Goodman直线模型的最大弹性应力值不超过材料的拉伸强度值，再通过Goodman直线模型迭代求出缩放脉动应力值，最后将缩放脉动应力值乘以缩放系数，获取实际脉动应力值。2.如权利要求1所述的低循环试验应力向脉动应力转化的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
①
采用网格尺寸计算出谷值及峰值转速下的结构强度，获取关注部位的应力分布；
②
根据结构强度计算结果选取关注部位峰值转速下同一节点的最大弹性应力值σ
max
、谷值转速下的最小弹性应力值σ
min
及工作温度下对应的拉伸强度值σ
b
；
③
以最大弹性应力值σ
max
的节点为初始节点，以2倍网格大小尺寸a作为半径，选中此范围内的网格，读出应力均值X1；
④
根据关注部位的结构特征，选取特征区域应力由大至小变化趋势线上与最大弹性应力值σ
max
节点距离为4倍网格大小2a处为下一个中心，以2倍网格大小尺寸a作为半径，选中此范围内的网格，读出应力均值X2；
⑤
重复步骤
④
，继续往下读出(n
‑
2)个结构关注部位的应力均值X3、X4…
X
n
，；
⑥
将关注部位的应力均值X1、X2…
X
n
结合均方根法计算获取均方根值；
⑦
将关注部位的最大弹性应力值σ
max
与下降趋势线上的均方根值X
RMS
之比值定义为缩放系数K；
⑧
根据最大弹性应力值σ
max
、谷值转速下的最小弹性应力值σ<...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹茉，黄宇，陈志芳，赵玺，
申请(专利权)人：中国航发贵阳发动机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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