(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221097197 7.2 (22)申请日 2022.08.14 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 王威　耿瑞　董自超　李莹　 吴云伍　迟庆新　刘芳　王海旭　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 王伟立 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计 方法 (57)摘要 本申请属于航空发动机试验 领域， 特别涉及 一种小尺 寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 步骤S1： 通过软件对涡 轮叶片的结构与强度进行 分析， 选取涡轮叶片比较平整的部位和寿命损伤 较严重的部位作为取样位置； 步骤S2： 根据取样 位置的结构特点和尺寸、 涡 轮叶片主要承载方向 和晶体取向、 标准件试验件结构形式设计小尺寸 试验件； 步骤S3： 对试验件开展模拟试验环境下 的强度分析， 对小尺寸试验件的结构与尺寸进行 修正； 步骤S4： 对小尺寸试验件进行加工； 本申请 提出系统的小尺寸强度模拟试验件影响因素分 析方法， 识别小尺寸强度模拟试验件影响因素， 验证方法有效性， 提升小尺寸强度模拟试验件工 程适用性。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115329486 A 2022.11.11 CN 115329486 A 1.一种小尺寸涡轮叶片强度模拟试验 件设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 通过软件对涡轮 叶片的结构与强度进行分析， 选取涡轮 叶片比较平整的部位 和寿命损伤较严重的部位作为取样位置； 步骤S2： 根据取样位置的结构特点和尺寸、 涡轮叶片主要承载方向和晶体取向、 标准件 试验件结构形式设计小尺寸试验 件； 步骤S3： 对试验件开展模拟试验环境下的强度分析， 对小尺寸试验件的结构与尺寸进 行修正； 步骤S4： 对小尺寸试验 件进行加工 。 2.如权利要求1所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 对小尺 寸试验件进行加工包括： 试验件加工定位方式的选取以及加工 工艺的选取； 其中， 试验 件加工定位方式包括： 切割平面定位以及考核部位所在平面定位； 加工工艺包括： 慢走丝切割加工、 铣削加工或者快 走丝切割后磨削加工 。 3.如权利要求2所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 加工工 艺的选取 的方法包括： 分别通过慢走丝切割加工、 铣削加工或者快走丝切割后磨削加工出 原始材料一致、 试验件形式一致的小尺寸试验件； 将不同加工工艺的小尺寸试验件进行拉 伸试验和持久试验； 选取 试验结果符合预期的加工 工艺。 4.如权利要求1所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 小尺寸 试验件的结构形式包括： 短工 字型、 长工字型、 打孔型。 5.如权利要求1所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 通过软 件对涡轮叶片的结构与强度进 行分析的软件具体包括： 通过UG软件对涡轮叶片的结构进 行 分析， 通过ANSYS软件 对涡轮叶片的强度进行分析。 6.如权利要求1所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 在步骤 S2设计小尺寸试验件之后， 再设计多个不同影响因素下 的小尺寸试验件， 并对多个小尺寸 试验件开展对比试验， 识别小尺寸试验件各个影响因素引起不同影响 效果的影响因子的大 小， 并基于影响因子的大小对小尺寸试验 件进行修 正。 7.如权利要求6所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 影响因 素包括： 尺寸， 制备工艺以及涂层的有无。 8.如权利要求6所述的小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方法， 其特征在于， 影响效 果包括： 尺寸效应、 薄壁效应、 高温氧化。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115329486 A 2一种小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方 法 技术领域 [0001]本申请属于航空发动机试验领域， 特别涉及一种小尺寸涡轮叶片强度模拟 试验件 设计方法。 背景技术 [0002]材料性能是航空发动机结构强度设计的基础， 是保障强度设计精度的重要输入之 一， 众所周知涡轮叶片真实构件性能与标准件性能存在差异， 尤其涡轮叶片， 结构复杂且采 用定向、 单晶等先进高温合金材料。 因此， 从实际涡轮叶片上获取试件进行力学性能试验， 才能真实地反映叶片的力学性能、 表 面光洁度、 晶体取向、 薄壁效应等 实际情况， 得到 真实、 可靠的试验数据， 用以支持发动机强度的设计和寿命预测。 由于涡轮叶片结构 十分复杂， 多 为空心叶片， 又弯又扭且含有气膜孔、 隔板、 扰流柱等特殊结构， 取样试样多采取小尺寸非 标件。 因此， 需突破小尺寸模拟试验件设计技术， 满足加工以及试验规范性要求， 保障获得 结果数据的有效性和精度， 是真实叶片取样和真实构件力学性能评价的关键技 术之一。 [0003]现有技术方案存在 如下缺点： [0004]1)现有技术方案未考虑涡轮叶片结构和晶体取向特点， 所选试验件方案与叶片特 点及模拟试验需求匹配度较低； [0005]2)现有技术方案未考虑涡轮叶片加工工艺影响， 加工精度和质量较差， 影响试验 开展和试验结果分散性； [0006]3)现有技术方案由于试验件结构尺寸、 工艺方案、 表面状态等多项因素综合影响， 导致目前试验结果有效性较差 。 发明内容 [0007]为了解决上述问题， 本申请提供了一种小尺寸涡轮叶片强度模拟试验件设计方 法， 包括： [0008]步骤S1： 通过软件对涡轮叶片的结构与强度进行分析， 选取涡轮叶片比较平整的 部位和寿命损伤较严重的部位作为取样位置； [0009]步骤S2： 根据取样位置的结构特点和尺寸、 涡轮叶片主要承载方向和晶体取向、 标 准件试验 件结构形式设计小尺寸试验 件； [0010]步骤S3： 对试验件开展模拟试验环境下的强度分析， 对小尺寸试验件的结构与尺 寸进行修 正； [0011]步骤S4： 对小尺寸试验 件进行加工 。 [0012]优选的是， 对小尺寸试验 件进行加工包括： [0013]试验件加工定位方式的选取以及加工 工艺的选取； [0014]其中， 试验 件加工定位方式包括： 切割平面定位以及考核部位所在平面定位； [0015]加工工艺包括： 慢走丝切割加工、 铣削加工或者快 走丝切割后磨削加工 。 [0016]优选的是， 加工工艺的选取的方法包括： 分别通过慢走丝切割加工、 铣削加工或者说　明　书 1/4 页 3 CN 115329486 A 3