[发明专利]基于梁理论的涡轮叶片非线性蠕变分析方法

权利要求书

1.一种基于梁理论的涡轮叶片非线性蠕变分析方法，梁理论就是把弹性理论的三维问题简化为一维问题，其特征在于，

包括以下步骤：

a、确定涡轮叶片工作范围内的多个温度下的材料蠕变参数；

b、将涡轮叶片的工作时间分成多个时间步；

c、选取涡轮叶片的多个截面并划分网格；

步骤c的具体实施步骤为：沿涡轮叶片的叶身截取径向截面，并沿叶身的轴向截取多个径向截面；将每个径向截面划分成多个由三角形网格单元构成的截面网格；相邻三角形网格单元交接之间形成节点；

d、基于梁理论，获取各个时间步叶片蠕变和蠕变松弛后的应力及持久损伤；

步骤d的具体实施步骤为：根据径向截面平面假设，采用梁理论和数值方法获取涡轮叶片初始时刻在径向截面各节点位置的拉伸和弯曲应力；在假设平面上选取节点j点，初始时刻应力为σ_j(0)，在经过第1个时间段Δ₁t后，假定在此时间段中j点均承受σ_j(0)应力的作用，根据材料的蠕变方程，获取Δ₁t时刻的蠕变应变增量根据径向截面平面假设，考虑蠕变应变增量采取数值方法获取j点总应变增量Δ₁ε_j；j点Δ₁t时刻的应力增量为：

其中，E_j为j点的弹性模量；

j点Δ₁t时刻的应力为：

σ_j(1)＝σ_j(0)+Δ₁σ_j；

根据i-1时刻的应力σ_j(i-1)及材料的蠕变方程，获取Δ_it时刻对应的j点的蠕变应变增量根据径向截面平面假设，考虑蠕变应变增量采用数值方式获取j点总应变增量Δ_iε_j；

Δ_it对应的j点应力增量为：

其中，E_j为j点的弹性模量；

i时刻j点的应力为：

σ_j(i)＝σ_j(i-1)+Δ_iσ_j；

获取外荷载作用时间内j点的等效应力；获取外荷载作用时间内j点的蠕变持久强度储备；获取在多个工况共同作用下j点蠕变持久强度储备；

对于两个相邻径向截面k截面和k+1截面对应的节点，蠕变伸长量为：

其中，ε_k+1为k+1截面对应点的蠕变量，ε_k为k截面对应点的蠕变量，h_k+1为k+1截面对应点的叶高，h_k为k截面对应点的叶高；

得到整个叶高的蠕变伸长量为：

e、获取叶片蠕变伸长及蠕变持久损伤；

步骤e的具体实施步骤为：重复步骤d，以获取所有径向截面的各个节点的应力、强度储备及蠕变伸长量计算结果，根据累计损伤原理获取工作时间内涡轮叶片各个节点的持久损伤。