[发明专利]循环疲劳或循环的优化及高循环疲劳试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于优化低循环疲劳试验台以及可选的低循环与高循环疲劳的组合的试验台的方法，以模拟涡轮发动机部件的支撑部以及其对应的支撑构件，所述支撑部例如为转子盘的凹部突出部上的至少一个叶片根部的支撑部。

背景技术

涡轮发动机转子盘在其周缘上包括凹部的环形阵列，例如为燕尾式的叶片根部被安装进上述凹部中，以形成转子轮。在运转中，上述叶片经受离心力的作用，且其根部被上述盘中的凹部的侧向突出部所支撑。上述叶片经受与气动力有关的振荡，上述振荡导致了上述叶片根部与上述盘之间的相对滑动。这种载荷会影响叶片-盘附接部的使用寿命。

上述叶片-盘附接部的使用寿命的分析是基于计算的，上述计算由于计算出的应力与使用寿命上的联系的影响而变得复杂。通过完整的数字模型，用于预测使用寿命的的计算是可行的。实现上述模型的难点在于所需的输入数据。上述模型需要叶片-盘接触下的应力场和用以引发相应的裂纹的循环数之间的关联性。

鉴于这个分析，有必要设计一种在实验室条件下能够模拟承受低循环疲劳(LCF)或低循环及高循环疲劳(HCF)的叶片-盘接触的试验。一种试验台可以通过实验使确定上述叶片-盘接触的使用寿命成为可能。这些实验性的数据随后将被用于建立用来确定真实部件的使用寿命的数字方法，对于上述真实部件，通过实验来确定使用寿命是不可行的。

在现有的技术中，低循环疲劳试验台以及可选的高循环疲劳试验台均包括：被固定到支座上并且限定出至少一个支承表面的支撑构件；以及试件，所述试件被连接到用于对上述试件加载的牵引装置，以使所述试件抵靠上述构件的一个或每个支承表面。

然而，上述试验台不完全令人满意，因为它们的设计没有考虑到上述支撑构件和试件的特征、上述支撑构件和试件之间的接触的特性、所试验的接触的工业应用、上述试验台在高循环疲劳试验期间的动态性能等等。

本发明的目的尤其是对上述的问题中的至少一些提供一种简单、有效和经济的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种用于优化低循环以及可选的低循环与高循环疲劳组合的试验台的方法，上述试验台用于模拟涡轮发动机部件的支撑部，所述支撑部例如为转子盘的凹部突出部上的至少一个叶片根部的支撑部，并且所述试验台包括支撑构件以及试件，所述支撑构件以及试件被固定到支座上并且限定出至少两个支承表面，所述试件被连接到用于对上述试件加载的牵引装置，以使得所述试件抵靠在上述构件的一个或每个支承表面上，上述方法包括下述步骤：

确定上述支撑构件和/或上述试件的可变的的参数(尤其是几何参数)以及所述参数的变化范围。

确定至少一个待实现或待优化的目标，至少上面提到的参数中的一些参数的值的变化影响所述目标。

在所述参数的各自的范围中修改上述参数的值中的一个或多个，并确定能够实现或优化上述目标的那些值，以分辨出优化的参数，以及

基于固定的参数和针对装备新台而优化的参数制造支撑构件和/或试件，或基于上述优化的参数改造现有的台的支撑构件和/或试件。

上述方法的值得注意之处在于，上述支撑构件还包括分别对两个所述支承表面加以支撑的两个中间部分，每个中间部分在与上述牵引装置相反的一侧通过第一臂部连接到用于固定到上述支座的基座上，并且每个所述中间部分在上述牵引装置的一侧通过一对第二臂部连接到两条横梁的端部，所述两条平行的横梁彼此相距一定的距离，上述横梁的相反的端部通过另一对第二臂部连接到另一中间部分，上述方法在上述可变参数中包括每对第二臂部的至少一个尺寸，和/或上述第二臂部相对于相应的横梁的倾斜角或相对于相应的中间部分的支承表面的倾斜角。

本发明由此提出了一种使得能够优化上述支撑构件和试件的特定的参数的方法，以尤其改善上述试验相对于工业应用的代表性，以及改善上述试验的目标的可靠性。上述可变参数优选地为几何参数，但也可以是其它类型的参数，或不仅仅是几何参数。本发明进一步地使得能够改造试验台，以使其适用于任一类型的涡轮发动机部件的支撑部，并且还具有能够应用到现有技术的已有的试验台上的优点。

根据本发明的方法可以由包括优化软件的计算机系统来实施，所述优化软件例如为Ansys公司销售的DesignXplorer软件。

上述可变参数可以包括上述第一臂部的至少一个尺寸，例如其长度和/或厚度，和/或所述臂部相对于上述基座或上述支承表面的倾斜角，和/或上述臂部的刚度，和/或上述基座与支承表面之间的高度或长度。