大涵道比多路径载荷的中介机匣强度试验载荷确定方法与流程

1.本技术属于大涵道比航空发动机技术领域，特别涉及一种大涵道比多路径载荷的中介机匣强度试验载荷确定方法。


背景技术：

2.中介机匣是航空发动机承力系统中最重要的承力框架，其通常由多层机匣通过支板连接组成轮辐式框架。相较于小涵道比发动机，大涵道比中介机匣除同样承担核心机静子全部轴向力和部分横向力外，其内部安装有更多的轴承座以支承发动机转子，同时分流环的前安装边还连接增压级静子结构，大涵道比中介机匣承受增压级静子的全部载荷，中介机匣外环的安装边起到连接并承受全部风扇静子结构载荷的作用。上述发动机的内部载荷通过安装在中介机匣上的吊点传到飞机上，为飞机提供推力。
3.根据大涵道比发动机长寿命和高可靠性的设计要求，需开展中介机匣部件强度试验，验证其是否满足工程应用要求。而大涵道比中介机匣层级多——即承载荷路数多、试验加载更困难。因此，在现有试验条件下，如何确定中介机匣试验载荷，使其同时满足大涵道比中介机匣试验考核要求，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供了大涵道比多路径载荷的中介机匣强度试验载荷确定方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
5.本技术的技术方案是：大涵道比多路径载荷的中介机匣强度试验载荷确定方法，所述方法包括：
6.筛选中介机匣各路载荷的最大工况，并开展中介机匣的强度分析获得所述中介机匣的应力分布；
7.根据中介机匣应力分布结果及中介机匣不同的受力形式，确定中介机匣的考核部位；
8.根据选取的考核部位，整合试验考核工况；
9.通过各路载荷对考核部位的单一影响分析，获得各路载荷在考核部位的应力情况；
10.根据各路载荷的影响性分析结果，将某路载荷叠加至另一路载荷上，同时忽略对考核部位影响较小的一路或多路载荷，从而得到试验载荷，开展试验载荷下的中介机匣应力分析，并与步骤1的中介机匣强度分析结果进行对比，验证试验载荷下的应力分布是否满足要求，若满足要求，则得到中介机匣强度试验载荷，若不满足要求，则重新确定试验载荷，直至满足试验载荷设计要求。
11.进一步的，开展中介机匣的强度分析获得所述中介机匣的应力分布通过有限元法进行。
12.进一步的，通过组合某路载荷最大工况和匹配该路载荷最大工况的其他路载荷工
况，得到中介机匣不同的受力形式。
13.进一步的，对考核部位的单一性影响分析获得各路载荷在考核部位的应力情况时，包括考核部位的应力大小和方向。
14.进一步的，该方法还包括：在试验载荷下的应力分布满足要求时，进行中介机匣的材料及温度修正，从而获得最终的中介机匣静强度试验载荷。
15.进一步的，温度修正时，根据各考核工况下的考核部位温度确定需要修正的温度。
16.本技术提供的大涵道比多路径载荷中介机匣强度试验载荷设计方法可以达到中介机匣静强度试验考核的目的，进而保证中介机匣的长寿命和高可靠性的设计要求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
18.图1为本技术的中介机匣强度试验载荷确定方法流程示意图。
19.图2为本技术一实施例的中介机匣受力示意图。
具体实施方式
20.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
21.传统的中介机匣试验载荷确定方法可实现同一环形机匣前后安装边的试验载荷设计，但由于大涵道比中介机匣具有多层级和多路径载荷的特点，因此传统的中介机匣试验载荷确定方法无法适用大涵道比中介机匣强度试验。
22.因此，本技术中针对大涵道比中介机匣多层级和多路径载荷的特点，提供了各路径载荷对中介机匣考核部位的影响，并根据各载荷传递路径，分别制定各路载荷的处理方式，最终在满足大涵道比中介机匣试验考核要求的基础上，得到一套可实施的中介机匣试验载荷。
23.如图1所示，本技术提供的针对大涵道比多路径载荷的中介机匣强度试验载荷确定方法，包括以下步骤：
24.s1、中介机匣强度分析
25.根据中介机匣的使用环境和用法，初步筛选各路载荷的最大工况，开展中介机匣强度分析，获得中介机匣的应力分布。
26.其中，开展中介机匣的强度分析得到中介机匣的应力分布可采用有限元模方法进行分析得到。
27.例如图2所示为本技术一实施例中的大涵道比中介机匣受力示意图，在该中介机匣中，其主要承担风扇机匣载荷a、反推载荷b、增压级机匣载荷c/d、1～3支点载荷以及吊点载荷共8路载荷。根据使用环境及用法，可筛选出每路载荷的最大工况。
28.s2、确定中介机匣的考核部位
29.根据中介机匣强度分析的应力分布结果，按照中介机匣不同的受力形式，确定不同的考核部位，考核部位用作试验考核的研究对象。
30.中介机匣不同的受力形式包括：风扇机匣载荷a最大工况和与之匹配的其他7路载
荷构成第一种受力形式；反推载荷b最大工况和与之匹配的其他7路载荷构成第二种受力形式，其他受力形式不在赘述。通过8种不同的受力形式，考核部位一般可得出8处。但通常情况下，虽然受力形式有所不同，但考核部位有时会存在叠加或相同，即8种受力形式下确定的考核部位仅为3～4处。
31.s3、确定考核工况
32.根据步骤2中确定的考核部位，整合试验考核工况。
33.通过整合考核工况，可以极大的缩小试验载荷范围。
34.s4、各路载荷影响性分析
35.通过各路载荷对考核部位的单一影响分析，可获得各路载荷在考核部位的应力情况，包括考核部位的应力大小和方向，同时能够清楚判断各路载荷对考核部位的应力是叠加还是抵消关系。
36.通过以考核部位为研究对象，对各路载荷传递路径的分析，可合并传递相近路径的各路载荷。
37.s5、试验载荷设计
38.根据各路载荷的影响性分析结果，将某路的载荷叠加至另一路载荷上，同时忽略对考核部位影响较小的一路或多路载荷，从而得到试验载荷——包括试验载荷大小及方向。之后开展试验载荷下的中介机匣应力分析，并与步骤1的中介机匣强度分析结果进行对比，验证试验载荷下的应力分布是否满足要求。若满足要求，则可以开展材料和温度修正，若不满足要求，则重新确定试验载荷，直至满足试验载荷设计要求。
39.例如，在本技术一实施例中，风扇机匣载荷a承受三向载荷及三向弯矩，反推载荷b仅承受轴向载荷，通过将反推载荷b施加在风扇机匣载荷a安装边处，从而简化载荷数量。同时，由于增压级机匣载荷c/d和2支点载荷对于考核部位的影响较小，因此忽略增压级机匣载荷c/d和2支点载荷。
40.s6、材料和温度修正
41.上述试验过程在常温下进行，而真实使用环境相比于常温来说温度较高，因此需要进行温度修正，温度由各考核工况下的考核部位温度确定。为了考虑试验件个体的材料性能差异，需进行材料修正。
42.材料及温度的修正过程可参照相应文献，本处不在赘述。
43.s7、试验载荷
44.通过材料和温度修正后，获得最终的中介机匣静强度试验载荷。
45.本技术提供的大涵道比多路径载荷中介机匣强度试验载荷设计方法可以达到中介机匣静强度试验考核的目的，进而保证中介机匣的长寿命和高可靠性的设计要求。
46.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。