三维空间矢量应力场强法.docxVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN107066727A

(43)申请公布日2017.08.18

(21)申请号CN201710231588.5

(22)申请日2017.04.10

(71)申请人南京航空航天大学

地址210016江苏省南京市御道街29号

(72)发明人温卫东吴福仙陈波翁晶萌

(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)

代理人杨晓玲

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

三维空间矢量应力场强法

(57)摘要

本发明提出三维空间矢量应力场强法，其包括步骤：(1)应用有限元软件计算工程结构件的应力分布；(2)选取最大应力点为危险点；(3)以危险点为原点，应用有限元三维空间矢量法确定N个计算方向；(4)以节点应力为样本应用泛克里金技术得到三维空间应力场；(5)基于一维应力场强法计算各个计算方向的应力场强；(6)确定最大平均应力梯度的计算方向；(7)应用三维空间矢量应力场强计算公式计算等效应力。本发明能够成功应用于叶片发生一阶弯曲振动时的疲劳寿命预测。相比一维应力场强法，本发明计算精度高，稳定性好。相比传统三维应力场强法，本发明具有无需疲劳试验数据确定计算半径，计算不受结构空间形状影响，计算精度高等优点。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

2022-04-08

未缴年费专利权终止IPC(主分类):G06F30/23专利号:ZL2017102315885申请日权公告日专利权的终止

权利要求说明书

1.三维空间矢量应力场强法,用于预测航空发动机叶片承受一阶弯曲振动时的疲劳寿命;其特征在于,该方法包括如下步骤:

(1)建立缺口三维工程结构件的有限元模型,并获取有限元模型的应力分布数据;

(2)从步骤(1)中得到的应力分布数据中选取最大应力点为危险点;

(3)确定三维计算方向,包括步骤:

31)以危险点为圆心作出半径为r的计算球体SSub1/Sub;

32)确定计算球体SSub1/Sub与三维工程结构件有限元模型的空间相交区域;

33)用三角形单元对空间相交区域表面进行网格划分;

34)定义以危险点与空间相交区域表面的一个三角形单元节点的连线方向为一个计算方向;将危险点分别与空间相交区域表面内的三角形单元节点相连,确定N个计算方向;N为空间相交区域表面的三角形单元节点总数;

(4)从步骤(1)得到的应力分布数据中,选取危险点附近的一组节点,并以选取的节点应力分布数据为样本,采用泛克里金模型得到三维工程结构件有限元模型的三维空间应力场;

(5)根据三维空间应力场中各位置点的应力值,计算各个计算方向的一维应力场强;

(6)确定最大平均应力梯度的计算方向Image

(7)计算等效应力为:

mrowmsubmisigma;/mimrowmiF/mimiI/mimo,/momn3/mn/mrow/msubmo=/momfracmn1/mnmiN/mi/mfracmunderovermoSigma;/momrowmik/mimo=/momn1/mn/mrowmiN/mi/munderovermsubsupmisigma;/mimrowmiF/mimiI/mimrowmo(/momik/mimo)/mo/mrow/mrowmoprime;/mo/msubsupmsubmicostheta;/mimik/mi/msub/mrow

式中,σ′SubFI(k)/Sub为第k个计算方向的一维应力场强,θSubk/Sub为第k个计算方向Image与Image的夹角。

2.根据权利要求1所述的三维空间矢量应力场强法,其特征在于,所述步骤(4)中构建的泛克里金模型为:

mrowmovermif/mimo^/mo/movermrowmo(/momsubmisigma;/mimrowmii/mimij/mi/mrow/msubmo,/momix/mimo,/momiy/mimo,/momiz/mimo)/mo/mrowmo=/momunderovermoSigma;/momrowmim/mimo=/momn1/mn/mrowmiM/mi/munderovermolsqb;/momsubmimu;/mimim/mi/msubmif/mimrowmo(/momsubmisigma;/mimrowmii/mimij/mi/mrow/msubmo,/momsu