【技术实现步骤摘要】
本申请涉及轮盘疲劳寿命检测，特别是涉及一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法及系统。
技术介绍
1、目前，在进行轮盘疲劳寿命的预测时，传统的寿命预测理论为局部应力法与局部应变法，这些方法往往只考虑了轮盘在服役过程中的最大应力。但是，随着对疲劳领域研究的深入，相关学者发现应力梯度对疲劳寿命的也有着重要的影响。因此，传统的寿命预测方法在预测轮盘疲劳寿命时具有局限，尤其是对于经预旋转后轮盘，由于预旋转改变了轮盘中心孔附近的应力分布梯度，这使得轮盘疲劳寿命的精准预测更具有难度。为了考虑应力梯度的影响，一些学者利用缺口模拟件的方式来考虑应力梯度的影响，但由于模拟件与轮盘的几何尺寸差异，应力考核区域的范围难以准确确定；如果考核范围过大，则会提高模拟件设计的难度，如果考核范围过小，则不能充分考虑应力梯度的影响。此外，预旋转后的轮盘在服役过程中的应力分布也将发生变化，这使得模拟件应力梯度的设计更具挑战。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法及系统，能够降低模拟件设计的复杂性，确保预旋转后轮盘的疲劳变化得到有效的验证。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，包括：
4、获取预旋转轮盘的几何模型；
5、基于所述预旋转轮盘的几何模型，确定轮盘制备材料在不同温度下的物性参数；
6、根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮
7、基于应力梯度理论，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离；
8、根据所述第一最大应力分布以及未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离，确定第二最大应力分布；所述第二最大应力分布为未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役工况下且在考核距离内的最大主应力沿轮盘径向的分布；
9、根据第二最大应力分布，对模拟件的关键几何尺寸、预拉伸载荷与疲劳载荷进行设计。
10、可选地，根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮盘制备材料的物性参数，基于有限元仿真软件，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役转速下的最大主应力沿轮盘径向的分布，具体包括：
11、根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮盘制备材料的物性参数输入abaqus有限元仿真软件；
12、对abaqus有限元仿真软件中的轮盘预旋转转速、服役转速以及服役温度场进行设定，并执行有限元仿真，得到未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役转速下的最大主应力沿轮盘径向的分布。
13、可选地，基于应力梯度理论，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离，具体包括：
14、根据公式χef＝min(χ)，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离；
15、其中，σ(r)为未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力沿轮盘径向的分布。
16、可选地，所述关键几何尺寸包括模拟件的缺口半径、净截面宽度及模拟件工作端的宽度。
17、可选地，根据第二最大应力分布，对模拟件的关键几何尺寸、预拉伸载荷与疲劳载荷进行设计，具体包括：
18、获取模拟件的几何模型；
19、对模拟件的初始缺口半径进行设置；
20、将设置初始缺口半径后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中，输入初始预拉伸载荷以及初始疲劳载荷，并提取所述模拟件最大主应力沿路径ab的分布；
21、判断在有效考核距离内，未预拉伸模拟件在疲劳载荷下的最大应力分布梯度与未预旋转轮盘最大应力分布梯度是否一致；
22、若不一致，则调整模拟件的缺口半径，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中；
23、若一致时，则得到模拟件的最优缺口半径；
24、调整模拟件净截面宽度w、工作端宽度d及疲劳载荷，并提取未预拉伸模拟件在疲劳载荷下沿着路径ab的最大主应力分布；
25、判断在有效考核距离内，未预拉伸模拟件的最大主应力分布与未预旋转轮盘的最大主应力分布是否一致；
26、若不一致，则调整模拟件的疲劳载荷，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中；
27、若一致时，则得到模拟件的最优疲劳载荷；
28、判断在有效考核距离内，预拉伸后的模拟件在疲劳载荷下的最大主应力分布与预旋转后的轮盘在服役转速下的最大主应力分布是否一致；
29、若不一致，则调整模拟件的预拉伸载荷，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中；
30、若一致时，则得到模拟件的最优预拉伸载荷。
31、可选地，若不一致，则调整模拟件的缺口半径，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中，具体包括：
32、若未预拉伸模拟件在疲劳载荷下的最大应力分布梯度大于未预旋转轮盘最大应力分布梯度，则增加模拟件的缺口半径；
33、若未预拉伸模拟件在疲劳载荷下的最大应力分布梯度小于未预旋转轮盘最大应力分布梯度，则减小模拟件的缺口半径。
34、可选地，若不一致，则调整模拟件的疲劳载荷，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入abaqus软件中，具体包括：
35、若未预拉伸模拟件的最大主应力分布小于未预旋转轮盘的最大主应力分布，则增加模拟件的疲劳载荷；
36、若未预拉伸模拟件的最大主应力分布大于未预旋转轮盘的最大主应力分布，则减小模拟件的疲劳载荷。
37、可选地，所述物性参数包括弹性模量、屈服强度、泊松比、密度、膨胀系数。
38、第二方面，本申请提供了一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计系统，所述设计系统包括：
39、模型获取模块，用于获取预旋转轮盘的几何模型；
40、参数确定模块，用于基于所述预旋转轮盘的几何模型，确定轮盘制备材料在不同温度下的物性参数；
41、仿真模块，用于根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮盘制备材料的物性参数，基于有限元仿真软件，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的第一最大应力分布；所述第一最大应力分布为在服役工况下的最大主应力沿轮盘径向的分布；所述服役工况包括服役转速和服役温度；
42、有效考核距离计算模块，用于基于应力梯度理论，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离；
43、最大应力分布计算模块，用于根据所述第一最大应力分布以及未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离，确定第二最大应力分布；所述第二最大应力分布为未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役工况下且在考核距离内的最大主应力沿轮盘径向的分布；
44、设计模块，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮盘制备材料的物性参数，基于有限元仿真软件，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役转速下的最大主应力沿轮盘径向的分布，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，基于应力梯度理论，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，所述关键几何尺寸包括模拟件的缺口半径、净截面宽度及模拟件工作端的宽度。
5.根据权利要求4所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，根据第二最大应力分布，对模拟件的关键几何尺寸、预拉伸载荷与疲劳载荷进行设计，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，若不一致，则调整模拟件的缺
7.根据权利要求5所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，若不一致，则调整模拟件的疲劳载荷，并重新将更新后的模拟件的几何模型输入ABAQUS软件中，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，所述物性参数包括弹性模量、屈服强度、泊松比、密度、膨胀系数。
9.一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计系统，其特征在于，所述设计系统包括：
10.根据权利要求9所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计系统，其特征在于，有效考核距离计算模块，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，根据所述预旋转轮盘的几何模型以及轮盘制备材料的物性参数，基于有限元仿真软件，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘在服役转速下的最大主应力沿轮盘径向的分布，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，基于应力梯度理论，确定未预旋转轮盘与预旋转轮盘的最大主应力的有效考核距离，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，所述关键几何尺寸包括模拟件的缺口半径、净截面宽度及模拟件工作端的宽度。
5.根据权利要求4所述的一种考虑预旋转后轮盘应力梯度的模拟件的设计方法，其特征在于，根据第二最大应力分布，对模拟件的关键几何尺...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳慧，张博言，苏力东，梁正霏，刘逸凡，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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