[发明专利]防轮盘爆裂叶片及其薄弱结构的设计方法

权利要求书

1.一种防轮盘爆裂叶片，用于与轮盘配合，叶片（1）包括榫头（14）、伸根（13）、缘板（12）和叶身（11），其特征在于，

所述叶片（1）上的叶身（11）处设有用于保证所述叶片（1）先于所述轮盘断裂并飞脱的薄弱结构（111）；

所述薄弱结构（111）处于所述叶身（11）上靠近所述缘板（12）的一端；

所述薄弱结构（111）为所述叶身（11）各截面应力逐渐变大和所述叶身（11）抵抗破坏的能力逐渐变弱的薄弱结构。

2.根据权利要求1所述的防轮盘爆裂叶片，其特征在于，

所述薄弱结构（111）在所述叶身（11）上为一个或多个。

3.一种根据权利要求1或2所述的防轮盘爆裂叶片的薄弱结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于叶身（11）断裂时的飞脱转速预定薄弱结构（111）处的等效应力σ₀；

S2：预设所述薄弱结构（111）处的初始拉伸应力σ_拉伸应力参数，所述初始拉伸应力σ_拉伸应力参数包括：叶片（1）断裂后所述薄弱结构（111）截面所受到的离心力，所述叶片（1）断裂的所述薄弱结构（111）处的横截面积；

S3：获取所述薄弱结构（111）上的飞脱叶身（112）质心到所述薄弱结构（111）处断裂截面形心的离心弯矩参数和所述薄弱结构（111）上的所述飞脱叶身（112）的气动载荷对断裂的所述薄弱结构（111）形成的气动弯矩参数，通过有限元建立断裂所述薄弱结构（111）的横截面的梁单元模型，获得预设工况下的初始弯曲应力σ_弯曲应力；

S4：检查所述S1中的σ₀、所述S2中的σ_拉伸应力和所述S3中的σ_弯曲应力是否满足等式σ₀=K*σ_弯曲应力+σ_拉伸应力，其中K为常数，0＜K＜1；

S5：如若不满足，修正断裂所述薄弱结构（111）的横截面积和所述薄弱结构（111）上的所述飞脱叶身（112）质心到所述薄弱结构（111）断裂截面形心的相对位置，迭代所述步骤S2和所述步骤S3，直至满足等式要求，将符合上述等式要求的参数在所述叶身上对所述薄弱结构（111）进行准确定位，完成所述防轮盘爆裂叶片的所述薄弱结构（111）的设计。

4.根据权利要求3所述的防轮盘爆裂叶片的薄弱结构的设计方法，其特征在于，

所述步骤S3中的离心弯矩参数包括M⁰_xL和M⁰_yL；

所述步骤S3中的气动弯矩参数包括M⁰_xQ和M⁰_yQ；

飞脱叶身112的质心到薄弱结构111处断裂截面形心在x方向上偏差△x，飞脱叶身112产生的离心载荷乘以偏心距△x得到离心弯矩M⁰_xL，飞脱叶身112质心到薄弱结构111处断裂截面形心在y方向上偏差△y，飞脱叶身112产生的离心载荷乘以偏心距△y得到离心弯矩M⁰_yL，飞脱叶身112的质心到薄弱结构111处断裂截面形心在x方向上偏差△x，飞脱叶身112上的气动载荷乘以偏心距△x得到气动弯矩M⁰_xQ，飞脱叶身112的质心到薄弱结构111处断裂截面形心在y方向上偏差△y，飞脱叶身112上的气动载荷乘以偏心距△y得到气动弯矩M⁰_yQ。